Способ регулирования режимов работы вспомогательной энергетической установки транспортного средства Российский патент 2020 года по МПК F01P11/16 F01P5/14 F01P3/20 F02B77/08 F02D29/06 

Изобретение направлено на увеличение ресурса двигателя внутреннего сгорания вспомогательной энергетической установки (ВЭУ) транспортного средства, например, боевой гусеничной машины и обеспечение его работы в штатном режиме, в частности, автоматическое включение электровентилятора при достижении определенного значения температуры охлаждающей жидкости, а также временное снятие электрической нагрузки при пороговом значении температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) или масла двигателя и возобновление генерирования электроэнергии после снижения температуры охлаждающей жидкости и масла двигателя ниже пороговых значений.

Техническое решение заключается в компоновке схемы вспомогательной энергетической установки, обеспечивающей двухступенчатое или двухрежимное управление системой охлаждения ВЭУ при достижении пороговых значений температуры охлаждающей жидкости или масла двигателя и осуществляющей кратковременное подключение потребителей к бортовому источнику электрической энергии.

Технический результат заключается в бесперебойном обеспечении электрической энергией потребителей транспортного средства, повышении функциональности, живучести боевой машины.

В рекомендациях по защите дизеля [1] предлагается весьма простой, но, на взгляд заявителя, недостаточный алгоритм действий в случае перегрева воды (читай: охлаждающей жидкости) и масла, а именно: при температуре воды выше 90°С или температуре масла выше 70°С комбинированное реле разрывает цепь питания двигателя топливом. После снижения температуры текучих сред необходимо вывести контроллер на нулевую позицию, а затем установить нужную. Речь идет о ручном управлении, неприемлемом в сегодняшних требованиях к уровню технического обеспечения. Кроме этого, не решается задача снятия нагрузки с генератора, критическое увеличение потребления электрической энергии с которого и создало перегрев дизеля.

Известен способ защиты дизеля от перегрева [2], заключающийся в оценке теплового состояния отработавших газов, автоматическом отключении подачи топлива в случае достижения максимально допустимого значения температуры отработавших газов и исключения повторного запуска до достижения температуры газов ниже допустимой. Данный способ является избыточным для условий наземного транспортного средства, поскольку рассчитано, в частности, на дозированную подачу топлива по заданной программе, осуществляемую по значениям замеров термопарами, заданным периодом времени для последующего розжига топливовоздушной смеси и другие программные и технологические регламенты для условий, когда остановка двигателя невозможна (для летательных аппаратов).

Известное устройство для защиты двигателя внутреннего сгорания от перегрева [3] содержит устанавливаемый на корпус двигателя внутреннего сгорания датчик температуры и исполнительный механизм принудительной остановки двигателя, включающийся от сигнала упомянутого датчика температуры. Для своевременной оценки перегрева двигателя, работающего в паре с генератором, прекращения работы генератора и временного переключения потребителей электрической энергии на аккумуляторную батарею транспортного средства, функционал данного устройства является недостаточным.

Предлагаемое техническое решение решает задачу бесперебойного обеспечения потребителей транспортного средства, в частности, в виде защиты вспомогательной энергетической установки от перегрева.

На Фиг.1 представлен вид вспомогательной энергетической установки, поставляющей электрическую энергию потребителям транспортного средства, эффективное кратковременное преодоление перегрева которой и есть суть предлагаемого технического решения.

Осуществление «Способа…» заявитель поясняет представленной на Фиг.2 – блок-схеме, иллюстрирующей взаимосвязь элементов оборудования. Позиции элементов Фиг.1 и Фиг.2 гармонизированы.

Заявляемый «Способ…» обеспечивается работой элементов оборудования в двух режимах:

Первый режим обеспечивает I контур – 1 – датчик-сигнализатор температуры охлаждающей жидкости, например, антифриза; 2 – реле управления (блок управления в виде блока реле, электронного блока, контроллера) вентилятором системы охлаждения, осуществляющее включение вентилятора от бортового источника электрической энергии по сигналу датчика-сигнализатора 1; 3 – вентилятор системы охлаждения, встроенный в систему охлаждения ОЖ; 4 – система охлаждения – комплексный элемент оборудования, соединяющий контуры охлаждения двигателя. Размещение датчика-сигнализатора 1 в системе охлаждения 4 с порогом срабатывания в рабочем диапазоне температур 40…85°С позволяет включать и отключать вентилятор 3 в автоматическом режиме при помощи реле 2;

Второй режим обеспечивает контур II – 5 – бортовая электросеть транспортного средства; 6 – реле-регулятор, поддерживающий выходное напряжение генератора на заданном уровне; 7 – генератор, базовый агрегат оборудования ВЭУ для обеспечения электрической энергией потребителей транспортного средства; 8 – контактор обмотки возбуждения, осуществляющий отключение генератора при достижении пороговой величины температуры ОЖ или масла двигателя; 9 – датчик-сигнализатор достижения пороговой величины температуры охлаждающей жидкости, например, антифриза; 10 – датчик-сигнализатор достижения пороговой величины температуры масла двигателя. Размещение датчиков-сигнализаторов 9 и 10 пороговых температур в системе охлаждения 4 и системе смазки двигателя, по сигналам которых в интервале 105…130°С для датчика 9 и 105…140°С для датчика 10 срабатывает контактор 8, отключающий обмотку возбуждения генератора 7 и снятие электрической нагрузки и осуществляющий временное подключение потребителей электрической энергии к бортовому источнику электрической энергии.

Предлагаемое техническое решение позволит получить технический результат, заключающийся в бесперебойном обеспечении электрической энергией потребителей транспортного средства, повышении функциональности, живучести боевой машины.

Пороговая величина температуры масла и охлаждающей жидкости определена эмпирическим путем и представлена в таблице.

Перегрев двигателя вспомогательной энергетической установки по логике должен сопровождаться немедленным прекращением генерации электрической энергии, остановкой двигателя, но на практике этого не должно быть, так как одна из задач ВЭУ – бесперебойное обеспечение электрической энергией потребителей транспортного средства.

Температурный режим текучих сред и воздуха

в различные периоды работы двигателя

Табл.

Технологическая среда,
рабочий режим Интервал температуры,
пороговая величина, °С Примечание Охлаждающая жидкость:
- режим пуска двигателя
- рабочий режим
- режим перегрева 5 и ниже
до 130
130 и выше Пуск без подключения нагрузки
Подключение нагрузки
Работа без нагрузки/остановка Масло:
- режим пуска
- рабочий режим
- режим перегрева 5 и ниже
до 140
140 и выше Пуск без подключения нагрузки
Подключение нагрузки
Работа без нагрузки/остановка Воздух:
- режим пуска
- рабочий режим
- режим перегрева Окружающий атмосферный воздух от - 50°С до 60°С Приоритетными для определения режима работы являются показатели температуры текучих сред

Пример осуществления «Способа…» при помощи I-го контура (первый режим): при достижении значения температуры охлаждающей жидкости 65°С, датчик-сигнализатор 1, размещенный в трубопроводе системы охлаждения 4 срабатывает и подает сигнал на реле управления вентилятором 2. Реле управления вентилятором 2 системы охлаждения 4 включает вентилятор 3 и осуществляет охлаждение текучих сред.

Пример осуществления «Способа…» при помощи II-го контура (второй режим): в случае продолжающегося перегрева и достижения порогового значения температуры текучих сред – для охлаждающей жидкости 130°С, для масла 140°С – включается датчик-сигнализатор 9 (для охлаждающей жидкости) или 10 (для масла), сигнал поступает на контактор 8, обеспечивающий отключение обмотки возбуждения генератора 7 от реле-регулятора 6, в результате чего прекращается выработка электрической энергии в бортовую сеть 5 для потребителей ТС. При этом питание потребителей ТС электрической энергией временно осуществляется от бортового источника.

Согласно изобретению предложен способ регулирования режимов работы вспомогательной энергетической установки транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, генератор, приводимый от упомянутого двигателя, систему охлаждения, блок управления. Вспомогательная энергетическая установка содержит блок управления в виде реле управления вентилятором системы охлаждения, электронного блока, контроллера, обеспечивающих двухрежимную защиту от перегрузки упомянутой установки отключением генератора при достижении пороговых значений температуры масла и/или охлаждающей жидкости с последующим возобновлением генерирования электрической энергии после снижения температуры масла и охлаждающей жидкости ниже пороговых значений,

при этом в первом режиме работы обеспечивают включение вентилятора охлаждения вспомогательной энергетической установки от бортового источника электрической энергии транспортного средства по сигналу датчика-сигнализатора температуры охлаждающей жидкости,

при этом во втором режиме работы обеспечивают отключение обмотки возбуждения генератора вспомогательной энергетической установки и обеспечивают подключение основных потребителей электрической энергии, установленных в транспортном средстве, к бортовому источнику электрической энергии транспортного средства по сигналам датчика-сигнализатора достижения пороговой величины температуры охлаждающей жидкости и/или датчика-сигнализатора достижения пороговой величины температуры масла двигателя.

Таким образом, техническая задача регулирования работы двигателя вспомогательной энергетической установки транспортного средства может быть решена и достигнут технический результат, заключающийся в бесперебойном обеспечении электрической энергией потребителей транспортного средства, в повышении функциональности, живучести боевой машины.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Защита дизеля. Выдержка из инструкции по эксплуатации. Параграф 19. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dieselloc.ru/circuit/m62_19.html. (дата обращения 13.01.2020г.).

2. Иноземцев А.А. и др. Изобретение «Способ защиты газотурбинного двигателя от перегрева». МПК F02C 9/28, Патент РФ № 2315885. Патентообладатель ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь. Приоритет 24.03.2006г. Опубл. 27.01.2008, бюлл.№3.

3. Вегера В.А. и др. Полезная модель «Устройство для защиты двигателя внутреннего сгорания от перегрева». МПК F01P 5/14. Патент РФ № 27643. Патентообладатель ФНПЦ-ЗАО «НПК(О) «Энергия», г.Воронеж. Приоритет 30.07.2002г. Опубл. 10.02.2003, бюлл.№4.

Изобретение направлено на увеличение ресурса двигателя внутреннего сгорания (ДВС) вспомогательной энергетической установки (ВЭУ) транспортного средства, например боевой гусеничной машины, и обеспечение его бесперебойной работы. ВЭУ содержит блок управления 2, включающий реле управления вентилятором системы охлаждения, электронный блок и контроллер, обеспечивающие двухрежимную защиту от перегрузки ВЭУ отключением генератора 7 при достижении пороговых значений температуры масла и/или охлаждающей жидкости с последующим возобновлением генерирования электрической энергии после снижения температуры масла и охлаждающей жидкости ниже пороговых значений. В первом режиме работы обеспечивают включение вентилятора 3 охлаждения ВЭУ от бортового источника электрической энергии транспортного средства по сигналу датчика-сигнализатора 1 температуры охлаждающей жидкости. Во втором режиме работы обеспечивают отключение обмотки возбуждения генератора 7 ВЭУ и обеспечивают подключение основных потребителей электрической энергии транспортного средства к бортовому источнику электрической энергии транспортного средства по сигналам датчика-сигнализатора 9 достижения пороговой величины температуры охлаждающей жидкости и/или датчика-сигнализатора 10 достижения пороговой величины температуры масла ДВС. Технический результат заключается в бесперебойном обеспечении электрической энергией потребителей транспортного средства, повышении функциональности, живучести боевой машины. 2 ил., 1 табл.

Способ регулирования режимов работы вспомогательной энергетической установки транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, генератор, приводимый от упомянутого двигателя, систему охлаждения, блок управления, отличающийся тем, что вспомогательная энергетическая установка содержит блок управления в виде реле управления вентилятором системы охлаждения, электронного блока, контроллера, обеспечивающих двухрежимную защиту от перегрузки упомянутой установки отключением генератора при достижении пороговых значений температуры масла и/или охлаждающей жидкости с последующим возобновлением генерирования электрической энергии после снижения температуры масла и охлаждающей жидкости ниже пороговых значений,

при этом в первом режиме работы обеспечивают включение вентилятора охлаждения вспомогательной энергетической установки от бортового источника электрической энергии транспортного средства по сигналу датчика-сигнализатора температуры охлаждающей жидкости,

при этом во втором режиме работы обеспечивают отключение обмотки возбуждения генератора вспомогательной энергетической установки и обеспечивают подключение основных потребителей электрической энергии, установленных в транспортном средстве, к бортовому источнику электрической энергии транспортного средства по сигналам датчика-сигнализатора достижения пороговой величины температуры охлаждающей жидкости и/или датчика-сигнализатора достижения пороговой величины температуры масла двигателя.