АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТАНКА Российский патент 2021 года по МПК F01P3/20 F41H7/02 F01P11/16 F01P7/16 

Описание патента на изобретение RU2755418C1

Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением, температурный режим которого регулируется путем изменения оборотов вентилятора прокачивающего через жидкостные радиаторы охлаждающий воздух, а также при помощи механических приводов к жалюзи, которые изменяют объем прокачиваемого через радиаторы охлаждающего воздуха, предотвращая тем самым работу двигателя в режиме перегрева или переохлаждения.

Как известно, в существующих системах жидкостного охлаждения танковых ДВС в основе процесса лежит отвод тепла от цилиндров двигателя при помощи охлаждающей жидкости с последующим охлаждением этой жидкости в радиаторах путем продувки через их соты значительного объема атмосферного воздуха, поток которого создается специальным вентилятором с приводом от основного двигателя танка. Регулирование температурного режима работы ДВС осуществляется механиком-водителем вручную за счет изменения объема пропускаемого через радиаторы воздушного потока путем регулирования оборотов вентилятора (оборотов ДВС), а также путем изменения положения заслонок жалюзи над радиаторами с помощью ручного привода.

Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются «Способ автоматизированного управления системой охлаждения ДВС» и «Автоматизированная система охлаждения дизельной установки многоцелевых гусеничных и колесных машин».

Известный способ автоматизированного управления системой охлаждения ДВС реализуется за счет того, что частота вращения вентилятора изменяется прямо пропорционально изменению температуры охлаждающей жидкости, а также в зависимости от скорости изменения этой температуры. При этом частота вращения вентилятора и водяного насоса принудительно изменяются в зависимости от нагрузки на двигатель (см. патент RU 2513881, МПК В60K 11/02, опубл. 20.04.2014 г.). При достижении максимального значения температуры охлаждающей жидкости с порогового элемента поступает логический сигнал, который преобразуется в управляющий сигнал для пульсирующего изменения скорости вращения вентилятора и водяного насоса, что позволяет уменьшать температуру охлаждающей жидкости.

Недостатками данного способа регулирования температурного режима ДВС является сложность его конструктивного исполнения, поскольку требуется дополнительно к основному ДВС машины устанавливать электрический двигатель для вращения вентилятора и водяного насоса, что затруднительно реализовать из-за ограниченных размеров силового отделения танка, а электронная система управления электрическим приводом вентилятора и водяного насоса требует специальных щадящих условий, трудно реализуемых в условиях размещения танкового ДВС и обеспечивающих его систем, чем исключается надежная работа электронных устройств и понижается работоспособность системы охлаждения ДВС, в частности, и боевой машины, в целом.

Известно также принятое за прототип устройство для автоматизированного управления температурным режимом ДВС (Лепешинский И.Ю., Чикирев О.И., Варлаков П.М., Маркелов А.С. Автоматизированная система охлаждения дизельной установки многоцелевых гусеничных и колесных машин // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №1).

Отличие принятого прототипа от системы охлаждения существующих танков состоит в том, что рекомендуемый режим температуры охлаждающей жидкости поддерживается автоматически за счет заполнения маслом гидромуфты, размешенной в приводе вентилятора, параллельно гидрообъемной передаче, установленной вместо традиционного механического редуктора привода вентилятора, и работающей в момент превышения рекомендуемого температурного режима охлаждающей жидкости.

Недостатками данного прототипа являются следующие:

для реализации предлагаемого технического решения в существующую конструкцию привода вентилятора системы охлаждения ДВС танка необходимо дополнительно устанавливать специальный гидрообъемный привод с гидронасосом, гидромуфтой, планетарной передачей и автоматизированной системой регулирования, что существенно усложняет конструкцию привода вентилятора и понижает его надежность;

в предлагаемом устройстве отсутствует термостат системы охлаждения и подогрева, что понижает эффективность регулирования температурного режима работы ДВС;

в оцениваемом прототипе отсутствуют устройства для автоматизации процесса управления жалюзи, а также не предусмотрены блокировки от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения и блокировки от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также нет устройств для сигнализации механику-водителю о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.

Следовательно, к недостаткам известных устройств можно отнести как их конструктивную сложность и невысокую надежность в качестве системы охлаждения, так и перегруженность механика-водителя, вынужденного в ручном режиме регулировать температурный режим работы ДВС.

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков рассмотренного способа и устройства (прототипа), в результате чего разгружается механик-водитель, который исключается из процесса ручного регулирования температурного режима ДВС путем его автоматизации и, следовательно, улучшаются показатели эргономичности машины и безотказности работы ДВС, в том числе повышается безотказность работы ДВС из-за исключения его переохлаждения и перегрева, улучшаются экономические показатели ДВС за счет соблюдения оптимального температурного режима его работы и экономии мощности, затрачиваемой на привод вентилятора, который будет периодически отключаться при установлении температуры охлаждающей жидкости менее 70°С.

Для достижения этой цели предлагаемое устройство решает следующие задачи:

для автоматизации процесса регулирования температурного режима работы ДВС и экономии мощности, отводимой на привод воздушного вентилятора системы охлаждения предлагается установить в конструкцию привода вентилятора планетарную трехступенчатую передачу, которая подключает привод воздушного вентилятора только тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигает 70°С и больше, при этом, обороты вентилятора и отбираемая от ДВС мощность ступенчато увеличиваются в автоматическом режиме по мере роста температуры в системе охлаждения от 70°С и больше;

для автоматизации процесса регулирования температурного режима работы ДВС предлагается установить на входе в водяные радиаторы термостат, который отключает радиаторы при температуре охлаждающей жидкости менее 70°С, кроме того термостат дополнительно используется для отключения радиаторов системы охлаждения на период разогрева и прогрева ДВС, сокращая энергию и время на его разогрев подогревателем и прогрев до рекомендуемой эксплуатационной температуры;

для исключения переохлаждения ДВС предлагается установить на привод управления жалюзи автомат, который будет открывать впускные и выпускные створки только тогда когда включается привод воздушного вентилятора (при достижении температуры в системе охлаждения от 70°С и больше);

кроме того предлагаемое техническое решение имеет блокировку от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости, блокировку от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также устройства для сигнализации механику-водителю о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются то, что в случае модернизации системы охлаждения и подогрева ДВС танка путем ее автоматизации, во-первых, механик-водитель исключается из процесса регулирования температурного режима работы ДВС за счет автоматизации этого процесса, во-вторых, увеличивается экономичность ДВС за счет обеспечения оптимального температурного режима его работы и сокращения отбираемой от ДВС мощности на привод воздушного вентилятора, в-третьих, сокращается время на разогрев и прогрев ДВС при низких температурах атмосферного воздуха, в-четвертых, понижается поток отказов силовой установки по причине несоблюдения температурного режима работы ДВС и, как следствие, увеличивается безотказность боевой машины, как в мирное, так и в военное время.

Благодаря этим существенным отличиям предлагаемого изобретения устраняются указанные здесь недостатки известного способа автоматизации процесса регулирования температурного режима ДВС, а также такие недостатки принятого прототипа как: необходимость дополнительной установки сложного и ненадежного гидрообъемного привода вентилятора системы охлаждения; отсутствие термостата и привода автоматического регулирования жалюзи. Кроме того система охлаждения и подогрева ДВС танка получает такие новые достоинства, как блокировку от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости, блокировку от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также оповещение механика-водителя о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.

Таким образом, заявленное изобретение, благодаря наличию новой совокупности указанных здесь отличительных признаков, подтверждают соответствие предлагаемого технического решения критерию «существенные отличия».

Изобретение поясняется следующими схематическими чертежами: фиг. 1 - схема работы автоматизированной системы охлаждения и подогрева; фиг. 2 - термостат с памятью формы; фиг. 3 - система управления положением жалюзи; фиг. 4 - кинематическая схема привода вентилятора.

Предлагаемая автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка содержит элементы, благодаря которым охлаждающая жидкость водяным насосом 21 (фиг. 1) подается в рубашки цилиндра и головки блоков ДВС, отводя от них тепло, получаемого от горения топлива. Выходя из ДВС танка, нагретая охлаждающая жидкость разветвляется на три потока:

основной - охлаждающая жидкость по трубопроводу поступает в радиатор 18 (фиг. 1), откуда забирается водяным насосом;

второй - охлаждающая жидкость разветвляется по двум направлениям: первое направление - к змеевикам (фиг. 1) позиции 13 и 19 основного маслобака двигателя и бака системы гидроуправления и смазки трансмиссии, а также к обогреваемым полостям маслозакачивающих насосов 9 и к водяному насосу; второе направление - к радиатору 6 (фиг. 1) обогревателя обитаемого отделения, а также к котлу 7 (фиг. 1) подогревателя и его водяному насосу;

третий - охлаждающая жидкость циркулирует по дренажно-компенсационному контуру из головок двигателя и левого водяного радиатора в расширительный бачок 24 (фиг. 1), из которого через пополнительный бачок 23 (фиг. 1) поступает в водяной насос.

Для автоматизированного управления процессами регулирования температурным режимом работы ДВС в предлагаемом техническом решении имеется автомат управления температурным режимом (АУТР на фиг. 1 и 4), который имеет аналого-вычислительный электронный блок управления (контролеры и управляющие электрические устройства), сопряженный с соответствующими датчиками: критического уровня охлаждающей жидкости 8 (фиг. 1), температуры охлаждающей жидкости НОЖ (11 на фиг. 1) или воды (12 на фиг. 1), температуры масла двигателя (27 на фиг. 1) и контрольными лампами: Л1 - лампа сигнализации о понижении уровня охлаждающей жидкости ниже допустимого (фиг. 1); Л2 - лампа сигнализации достижение максимально допустимых температур (для НОЖ не более 105°С, а для воды не более 115°С); Л3 - лампа сигнализации того, что температуры охлаждающей жидкости находится в допустимых пределах 70-90°С; Л4 - лампа сигнализации того, что двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С); Л5 - лампа сигнализации того, что температура масла двигателя находится в допустимых пределах 70-90°С.

Контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется электрическим термометром, приемник которого установлен в трубопроводе, отводящем жидкость из головки дизеля, а измеритель - на щитке контрольных приборов механика-водителя. Кроме того, в трубопроводе установлены датчики критической температуры воды и антифриза. Сигнализация о срабатывании датчиков осуществляется сигнальной лампой Л2 «ОХЛ.ЖИДКОСТЬ/ВЕНТ» (фиг. 1).

Циркуляция воздуха в воздушном тракте системы охлаждения осуществляется вентилятором 16 (фиг. 1). Воздух засасывается вентилятором через входные жалюзи, проходит через масляные и водяные радиаторы и через выходные жалюзи выбрасывается наружу. Интенсивность воздушного потока регулируется положением подвижных створок выходных жалюзи, а также установкой соответствующей передачи в приводе вентилятора.

При работе системы подогрева двигателя подогреватель нагревает жидкость, которая циркулирует через его рубашку. Нагретая жидкость подается насосом через радиатор 6 (фиг. 1) обогревателя по трубопроводам в ДВС, а также в корпуса маслозакачивающих насосов 9 (фиг. 1), в змеевики 13 и 19 (фиг. 1) масляных баков, нагревает их и возвращается в подогреватель.

В предлагаемой автоматизированной системе охлаждения и подогрева конструктивно имеется возможность управлять потоками движения охлаждающей жидкость в режиме охлаждения или разогрева (прогрева), для того чтобы сократить время на разогрев и прогрев двигателя. В этих целях на входе в радиаторы 18 (фиг. 1) установлен термостат 14 (фиг. 1) который перекрывает поток жидкости через радиаторы 18 (фиг. 1) в диапазоне от минусовых температур и до плюс 70°С.

Термостат 14 (фиг. 1) имеет в качестве автоматизированного исполнительного механизма пружину из материала с эффектом памяти (геометрические размеры и пространственное положение этой пружины зависят от состава ее материала).

На чертеже (фиг. 2) представлен термостат в разрезе, состоящий из корпуса 1, поворотной заслонки 2, термочувствительного элемента из материала с эффектом памяти формы 3 и упругого возвратного элемента 4. Корпус термостата имеет входное отверстие Π и одно выходное В. Входное отверстие имеют седла, выполненные под углом друг к другу так, чтобы заслонка 2 при повороте вокруг оси 5 плотно перекрывала входное отверстие П.

Термостат работает следующим образом. При запуске ДВС танка температура охлаждающей жидкости всегда будет ниже оптимальной (70-90°С), от чего конструктивно упругий элемент 4, легко деформируя элемент 3, прижимает заслонку 2 к седлу отверстия П, перекрывая поток охлаждающей жидкости из входного отверстия Π к выходному В. Находящаяся в системе охлаждения жидкость имеет возможность протекать только по малому кругу минуя основные радиаторы 18 системы охлаждения (фиг. 1). Такая циркуляция жидкости будет продолжаться до повышения температуры жидкости от 70°С и выше.

По мере повышения температуры охлаждающей жидкости в элементе из материала с эффектом памяти формы 3 (фиг. 2) происходит мартенситная реакция. В результате элемент 3, преодолевая силу упругого элемента 4, поворачивает заслонку 2 вокруг оси 5, открывая входное отверстие П. Через это отверстие охлаждающая жидкость с температурой не ниже 70°С начинает проходить через радиаторы системы охлаждения ДВС 18 (фиг. 1). По мере повышения температуры охлаждающей жидкости заслонка 2 (фиг. 2) будет все больше открываться, увеличивая поток жидкости, проходящей через радиаторы 18 (фиг. 1). При достижении температуры охлаждающей жидкости 90-95°С мартенситная реакция в элементе 3 (фиг. 2) позволяет повернуть заслонку 2 до полного открытия проходного сечения Π (заслонка прижимается к седлу обратной стороной), обеспечивая максимальный поток жидкости, направляемой для охлаждения в радиаторы системы охлаждения 18 (рис. фиг. 1).

При снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 90°С в элементе 3 (фиг. 2) происходит обратное мартенситное превращение, что позволяет возвратному упругому элементу 4 преодолеть сопротивление элемента 3 и повернуть заслонку 2 в сторону отверстия П, прикрывая проходное сечение в сторону выхода В. При достижении температуры жидкости 70°С и ниже проходное сечение закрывается полностью и охлаждающая жидкость перестает поступать в радиаторы 18 (фиг. 1) для ее охлаждения.

Имеющиеся в танке входные и выходные жалюзи (фиг. 3) предназначены для поддержания необходимого температурного режима ДВС танка за счет регулировки количества охлаждающего воздуха, засасываемого вентилятором через радиаторы (выходные жалюзи), а также для защиты агрегатов моторно-трансмиссионного отделения от боевых повреждений (входные и выходные жалюзи).

Жалюзи используются при низкой температуре охлаждающей жидкости после запуска и малой нагрузке двигателя, а также при низких температурах окружающей среды. Время прогрева двигателя при закрытых жалюзи сокращается, температура жидкости возрастает. При достижении температуры в системе охлаждения заданного значения жалюзи открываются, увеличивая массовый расход воздуха через радиатор.

Входные жалюзи вмонтированы в крышу над трансмиссией и состоят из неподвижных верхних 15 (фиг. 3) и нижних 13 створок. Выходные жалюзи вмонтированы в балку, расположенную в задней части съемной крыши над силовой установкой. Они состоят из двух подвижных 17 и двух неподвижных 16 створок, разделенных тремя поперечными ребрами. Положение подвижных створок выходных жалюзи устанавливается приводом жалюзи. Для исключения случаев попадания посторонних предметов в силовое отделение над входными и выходными жалюзи расположены защитные сетки.

Привод жалюзи состоит из кулисы 1 (фиг. 3) привода с рычагом, пружины 3, механизма 4 привода жалюзи, стяжного болта 5, вилок 8, поводков 9, 18, двуплечих рычагов 12 и 19, валика 20 и тяг 2, 7, 10, 11, 14. Рычаг кулисы привода жалюзи имеет несколько фиксированных положений. Из фиксированного положения рычаг выводится нажатием на рукоятку сверху. При перемещении механиком-водителем рычага кулисы привода жалюзи в сторону кормы происходит закрывание створок выходных жалюзи.

В предлагаемой автоматизированной системе охлаждения и подогрева конструктивно имеется возможность в автоматическом режиме (без участия механика-водителя) управлять положением жалюзи, регулируя, тем самым, количество воздуха, подаваемого для охлаждения радиаторов 18 (фиг. 1) системы охлаждения и подогрева.

Для реализации данной функции ручной привод жалюзи имеет электропривод 22 (фиг. 3), который управляется специальным автоматом управления температурным режимом двигателя танка (фиг. 1 и 4, АУТР).

В автоматическом режиме жалюзи имеют положение, либо «закрыто», либо «открыто». Положение «закрыто» реализуется при температурах охлаждающей жидкости менее 70°С, а при температурах больше 70°С автомат АУТР переключает жалюзи в положение «открыто», обеспечивая максимальный поток охлаждающего воздуха через основные радиаторы 18 (фиг. 1).

Предлагаемое устройство для автоматизации процесса управления положением жалюзи позволяет при необходимости и механику-водителю управлять этим приводом вручную. Модернизация привода управления положением жалюзи не вносит изменения в конструкцию привода, предусмотренную для экстренного закрытия створок жалюзи в случае применения оружия массового поражения, сохраняя эту функцию.

Предлагаемая автоматизированная система охлаждения и подогрева танка имеет оригинальный привод передачи крутящего момента на воздушный вентилятор 13 (фиг. 4). Данный привод позволяет ступенчато регулировать обороты вентилятора в режимах «0», 1/2 от номинальных оборотов Nnomin и номинальные (максимальные) обороты Nnomin вентилятора.

Постоянное вращение вентилятора может привести к переохлаждению двигателя, как следствие - к снижению его мощностных и экономических показателей. Отключение вентилятора является эффективным и экономически целесообразным способом снижения расхода воздуха через радиатор в период прогрева двигателя и при его работе на частичных нагрузочных режимах.

Конструктивно автоматизированный привод вентилятора имеет следующие элементы (фиг. 4): 1 - входной редуктор (гитара); 2 - эпицикл планетарной передачи вентилятора; 3 - сателлит планетарной передачи вентилятора; 4 - солнечная шестерня планетарной передачи вентилятора; 5

- водило планетарной передачи вентилятора; 6 - блокировочный фрикцион Ф2, 7 - остановочный фрикцион (тормоз) Τ1; 8 - датчик положения крыши над моторно-трансмиссионным отделением (открыто-закрыто); 9 - правая БКП; 10 - механизм распределения правой БКП; 11 - золотниковая коробка управления планетарной передачей вентилятора; 12 - коническая передача привода вентилятора; 13 - воздушный вентилятор; 14 - левая БКП; 15 - нагнетающий насос правой БКП; 16 - стартер-генератор; 17 - основной двигатель танка.

Работает автоматизированный привод вентилятора следующим образом:

а) когда температура охлаждающей жидкости меньше 70°С, то вентилятор не вращается и не прокачивает воздух через радиаторы системы охлаждения и подогрева (охлаждение жидкости не осуществляется). В этом режиме блокировочный фрикцион 6 (фиг. 4) не включен, равно как не включен остановочный фрикцион 7, а следовательно, планетарный ряд не работает и не передает крутящий момент на вентилятор (скорость вращения нулевая);

б) когда температура охлаждающей жидкости находится в пределах 70-90°С, то включается пониженная передача. При этом остановочный фрикцион 7 включен, а, следовательно, остановлена эпициклическая шестерня 2 (фиг. 4), солнечная шестерня приводит во вращение сателлиты, которые обегают неподвижную эпициклическую шестерню и увлекают за собой водило, которое передает крутящий момент на конический редуктор 12 и на вентилятор 13. В таком режиме скорость вращения водила (ведомого вала) планетарного редуктора меньше, чем скорость вращения солнечной шестерни (ведущего вала), т.е. планетарный редуктор понижает обороты вентилятора;

в) когда температура охлаждающей жидкости повышается до 90°С и выше планетарная передача блокируется и в этом случае увеличиваются обороты вентилятора (прямая передача). Для блокировки планетарной передачи включается блокировочный фрикцион 6 (фиг. 1) и выключается тормоз 7.

Управление состоянием фрикционов 6 и 7 планетарной передачи осуществляется гидравлически при помощи золотниковой коробки 11 и АУТР (фиг. 1 и 4). Золотниковая коробка 11 при помощи трубопроводов подключена к нагнетающему насосу 15 системы гидроуправления бортовыми коробками передач.

Автоматизированный привод вентилятора имеет блокировку для выключения вентилятора, когда крыша над моторно-трансмиссионным отделением открыта для обслуживания или ремонта машины. При этом датчик 8 (фиг. 4) подает на АУТР сигнал о подъеме крыши, который обрабатывается и виде управляющего воздействия и отключает планетарную передачу вентилятора (оба фрикциона 6 и 7 выключены).

Предлагаемая автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка работает в трех взаимосвязанных режимах: разогрев двигателя подогревателем; прогрев двигателя после запуска; эксплуатационный режим работы двигателя.

А. Разогрев двигателя танка подогревателем

Разогрев ДВС производится штатным подогревателем путем нагрева жидкости в системе охлаждения и подогрева, которая омывает детали двигателя. При работе подогревателя охлаждающая жидкость и масло в системе смазки двигателя и БКП нагревается на первом этапе до 70°С по охлаждающей жидкости и до 55°С по маслу в двигателе, при этом, автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:

- воздушный вентилятор (16 на фиг. 1) отключен (не вращается), поэтому не прогоняет воздух через радиаторы 18 (сокращается время разогрева двигателя);

- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) закрыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение не охлаждается (сокращается время для разогрева двигателя);

- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы 18 закрыт, поэтому охлаждающая жидкость в радиаторах не нагревается (сокращается время на разогрев двигателя);

- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом);

- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается и горит зеленым цветом при температуре охлаждающей жидкости 70-90°С;

- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она функционирует только при работающем двигателе;

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается зеленым цветом и горит при достижении температуры масла в системе смазки двигателя от 55°С и выше.

При дальнейшей работе подогревателя охлаждающая жидкость и масло в системе смазки двигателя и БКП продолжают нагреваться и при достижении температуры охлаждающей жидкости до 90°С, а масла в двигателе 55°С и более, автоматизированная система управления температурным режимом работает в таком же режиме, за исключением:

- загорается зеленым цветом лампа Л3 (фиг. 1), сигнализируя о том, что температура охлаждающей жидкости находится в диапазоне 70-90°С, позволяющем запускать двигатель;

- загорается зеленым цветом лампа Л5 (фиг. 1), сигнализируя о том, что температура масла двигателя находится в диапазоне (55°С и более), позволяющем запускать двигатель.

Б. Пуск и прогрев двигателя танка

После разогрева ДВС танка подогревателем осуществляется его пуск предусмотренными для этого способами. После того как двигатель запустился механик-водитель устанавливает обороты холостого хода. После пуска двигателя температура охлаждающей жидкости и масла становятся ниже (падают) допустимых для движения танка значений, поэтому механик-водитель приступает к прогреву двигателя на холостых оборотах без движения машины (на месте). Первоначально охлаждающая жидкость прогревается до 55°С, а масло двигателя до 30°С. При этом автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:

- воздушный вентилятор 16 (фиг. 1) отключен (не вращается), поэтому не прогоняет воздух через радиаторы 18 на фиг. 1 (сокращается время прогрева двигателя);

- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) закрыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение не охлаждается (сокращается время для прогрева двигателя);

- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы закрыт, поэтому охлаждающая жидкость в радиаторах 18 (фиг. 1) не нагревается (сокращается время на прогрев двигателя);

- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров 22 на фиг. 1 не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом, разогрев прекращается, двигатель необходимо заглушить);

- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается и горит зеленым цветом только при достижении температуры охлаждающей жидкости 70-90°С;

- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только в случае, если двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С), что может привести к осмолению двигателя;

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается зеленым цветом и горит при достижении температуры масла в системе смазки двигателя от 55°С и выше.

При достижении температуры охлаждающей жидкости 55°С и более, а температуры масло двигателя 30°С и более можно начинать движение танка на пониженных передачах для дальнейшего прогрева двигателя до температуры охлаждающей жидкости 65°С и более. После этого разрешается эксплуатировать машину с полной нагрузкой на всех передачах, при этом, температура охлаждающей жидкости должна увеличиться и находиться в пределах 70-90°С.

Однако, если температура охлаждающей жидкости длительное время (больше 30 минут) не будет повышаться более 65°С, то это недопустимый режим работы двигателя (возможно осмоление), о чем предупреждается механик-водитель сигнальной лампой Л5 на фиг. 1 (загорается красным цветом). В этой ситуации механик-водитель должен перейти на пониженную передачу и дополнительно прогреть двигатель.

В. Эксплуатационный режим работы двигателя танка

После прогрева двигателя танк можно использовать по назначению на всех эксплуатационных режимах, при этом температура охлаждающей жидкости должна быть в пределах 70-90°С (кратковременно допускается повышение температуры до 105°С для НОЖ и до 115°С для воды). При соблюдении температурного режима по охлаждающей жидкости 70-90°С автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:

- воздушный вентилятор 16 (фиг. 1) включен (пониженная передача - 1/2 от максимальной прямой передачи), следовательно, вентилятор прогоняет воздух через радиаторы 18 (фиг. 1) и, тем самым, отводит излишествующее тепло от охлаждающей жидкости в атмосферу;

- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) открыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение и радиаторы охлаждаются;

- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы 18 (фиг. 1) открыт, чем обеспечивается протекание охлаждающей жидкости через радиаторы для отвода излишествующего тепла в атмосферу. При этом, количество пропускаемой жидкости зависит от ее температуры, чем больше температура, тем больше открывается створка термостата 14 на фиг. 1 (створка начинает открываться при температуре 70°С, а максимально открывается при достижении температуры 90°С и выше). Этим свойством термостата 14 обеспечивается поддержание рекомендуемого для нормальной работы двигателя температурного режима 70-90°С;

- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом, то эксплуатация двигателя прекращается, его необходимо заглушить);

- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) горит зеленым цветом, сигнализируя механику-водителю о том, что температура охлаждающей жидкости находится в допустимых пределах 70-90°С;

- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только в случае, если двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С), что может привести к осмолению двигателя;

- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) горит зеленым цветом, сигнализируя механику-водителю, что температуры масла двигателя находится в допустимых пределах 70-90°С.

В случае, если температура охлаждающей жидкости достигла 90°С и выше, то необходимо увеличить темп отвода тепла от радиаторов 18 (фиг. 1) за счет повышения оборотов воздушного вентилятора 16 (фиг. 1). В этом случае автоматизированная система управления температурным режимом ДВС танка переводит планетарную передачу привода вентилятора во второе положение, включая тем самым прямую (повышенную) передачу (обороты вентилятора увеличиваются в два раза).

Если температура охлаждающей жидкости достигла максимально допустимых значений (для НОЖ не более 105°С, а для воды не более 115°С), то загорается красным цветом лампа Л2 (фиг.1), сигнализируя механику-водителю о недопустимом температурном режиме работы двигателя (механик-водитель обязан принять меры для экстренного понижения температуры охлаждающей жидкости).

Г. Аварийные режимы работы автоматизированной системы управления температурным режимом двигателя танка

В процессе эксплуатации двигателя возможны утечки охлаждающей жидкости, включая усиленное испарение через паровоздушный клапан, что может привести к перегреву двигателя с потерей его работоспособности. Чтобы избежать такой ситуации предусмотрен датчик критического уровня охлаждающей жидкости 8 (фиг. 1), который автоматически подает в АУТР (фиг. 1) сигнал о появлении аварийной ситуации, при этом лампа Л1 (фиг. 1) загорается красным цветом, предупреждая механика-водителя об опасности, после чего он обязан заглушить двигатель и восстановить нормальный уровень охлаждающей жидкости.

Во время эксплуатации танка возможны ситуации, когда при работающем двигателе приходится открывать крышу над моторно-трансмиссионном отделением для контроля технического состояния или обслуживания соответствующих агрегатов и систем. При таком положении крыши может вращаться воздушный вентилятор 16 (фиг. 1), что создает условия для травмирования членов экипажа. Следовательно, при открытой крыше и работающем двигателе вентилятор должен быть выключен независимо от температуры охлаждающей жидкости. Эту функцию выполняет датчик-концевик 8 (фиг. 4), который подает соответствующий сигнал в АУТР (фиг. 1 и 4), отключая тем самым планетарную передачу привода вентилятора (вентилятор останавливается).

По сравнению с известными системами охлаждения и подогрева предлагаемая система позволяет улучшить регулирование теплового состояния ДВС танка, исключить механика-водителя из процесса регулирования температурного режима работы ДВС за счет автоматизации этого процесса, увеличить экономичность ДВС за счет обеспечения оптимального температурного режима его работы и частичного сокращения отбираемой от ДВС мощности на привод воздушного вентилятора, сократить время на разогрев и прогрев ДВС, понизить поток отказов силовой установки по причине несоблюдения температурного режима работы ДВС и, как следствие, увеличить безотказность боевой машины как в мирное, так и в военное время.

Промышленная применяемость предлагаемого изобретения обеспечивается за счет использования известных и широко применяемых в промышленности составных частей силовых установок и других устройств на военной технике.

Похожие патенты RU2755418C1

название год авторы номер документа
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЧИСТКИ ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ 2021
  • Шефер Виктор Эдуардович
  • Шаргаёв Алексей Александрович
  • Ядровская Наталья Викторовна
  • Винник Анатолий Игоревич
  • Шудыкин Александр Сергеевич
  • Брыт Александр Владимирович
  • Макаренко Николай Григорьевич
  • Вторушин Андрей Михайлович
  • Садвакасов Марат Жанабаевич
  • Клименок Даниил Александрович
RU2794292C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН 2013
  • Москалёв Владимир Семёнович
  • Шудыкин Александр Сергеевич
  • Алёшечкин Николай Дмитриевич
RU2529118C1
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 2023
  • Шудыкин Александр Сергеевич
  • Шабалин Денис Викторович
  • Кобзарь Павел Евгеньевич
  • Павлюченко Евгений Александрович
  • Проговоров Алексей Петрович
  • Шаргаёв Алексей Александрович
  • Косаренко Роман Иванович
RU2812542C1
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 2001
  • Москалев В.С.
  • Карпов Г.И.
  • Дульнев П.А.
  • Сидоренко Р.В.
RU2202699C2
ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ИОНИЗАТОР ТОПЛИВА 2019
  • Шефер Виктор Эдуардович
  • Шаргаёв Алексей Александрович
  • Макаренко Николай Григорьевич
  • Ядровская Наталья Викторовна
  • Шефер Константин Сергеевич
  • Кучинский Игорь Михайлович
  • Винник Анатолий Игоревич
  • Шудыкин Александр Сергеевич
  • Вторушин Андрей Михайлович
  • Рожман Михаил Николаевич
RU2737125C1
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ И ТРАНСМИССИИ ТАНКА 2000
  • Москалев В.С.
RU2176960C1
СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРАВИЛ ПРОВЕРКИ АККУМУЛЯТОРОВ В ТАНКЕ 2019
  • Макаренко Николай Григорьевич
  • Шаргаёв Алексей Александрович
  • Шефер Виктор Эдуардович
  • Винник Анатолий Игоревич
  • Ткачев Владимир Александрович
  • Покровских Сергей Владимирович
  • Рожман Михаил Николаевич
  • Смаилов Аскар Казезович
  • Вторушин Андрей Михайлович
  • Хламцов Федор Николаевич
RU2708278C1
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ И ТРАНСМИССИИ 2004
  • Ягубов Вячеслав Фазилович
  • Манкевич Александр Валерьевич
  • Борковский Валерий Алексеевич
  • Тороп Виктор Петрович
RU2272160C1
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА С УЛУЧШЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ОТВЕДЕНИЯ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ, ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И ПЫЛЕУДАЛЕНИЯ, СНИЖАЮЩАЯ ИНФРАКРАСНУЮ ЗАМЕТНОСТЬ ВОЕННОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ 2023
  • Репин Дмитрий Николаевич
RU2802967C1
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТАНКА 2001
  • Москалев В.С.
  • Алешечкин Н.Д.
RU2199017C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 755 418 C1

Реферат патента 2021 года АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТАНКА

Изобретение относится к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением. В системе охлаждения двигателя в конструкцию привода вентилятора установлена планетарная трехступенчатая передача, жалюзи с автоматизированным приводом, автомат управления температурным режимом ДВС, к которому подключены привод золотника для управления гидроприводом планетарной трехступенчатой передачи мощности на вентилятор ДВС, электромагнит привода управления створками жалюзи, датчики и измерители температуры охлаждающей жидкости, температуры масла ДВС и масла в системе смазки и гидроуправления трансмиссии. Достигается безотказность боевой машины как в мирное, так и в военное время. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 755 418 C1

1. Автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка, содержащая замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий в себя водяной насос двигателя внутреннего сгорания (ДВС), рубашку охлаждения ДВС, радиаторы для охлаждающей жидкости, радиаторы для охлаждения масла ДВС, радиатор и рубашку нагрева охлаждающей жидкости подогревателя с водяным насосом, змеевик для нагрева масла в баке ДВС и змеевик для нагрева масла в баке системы смазки и гидроуправления трансмиссии, циркуляционные контуры для нагрева масла в маслозакачивающих насосах ДВС и системы смазки и гидроуправления трансмиссии, расширительный и пополнительный баки с паровоздушным клапаном, вентилятор для создания воздушного потока через радиаторы для охлаждающей жидкости и масла, отличающаяся тем, что в конструкцию привода вентилятора установлена планетарная трехступенчатая передача для автоматизированного подключения и дискретного регулирования скорости вращения вентилятора, установлены жалюзи с автоматизированным приводом для регулирования объема, пропускаемого через радиаторы охлаждающего воздуха, установлен автомат управления температурным режимом ДВС, к которому подключены привод золотника для управления гидроприводом планетарной трехступенчатой передачи мощности на вентилятор ДВС, электромагнит привода управления створками жалюзи, а также подключены все датчики и измерители температуры охлаждающей жидкости, температуры масла ДВС и масла в системе смазки и гидроуправления трансмиссии, сигнальные лампы для оповещения механика-водителя о состоянии элементов автоматизированной системы регулирования температурного режима силовой установки танка и появления опасных отклонений от нормы.

2. Автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка по п. 1, отличающаяся тем, что для автоматизации процесса регулирования температурного режима работы ДВС на входе в водяные радиаторы устанавливается термостат, который отключает эти радиаторы при температуре охлаждающей жидкости менее 70°С, кроме того, термостат дополнительно используется для отключения радиаторов системы охлаждения на период разогрева и прогрева ДВС, сокращая таким образом энергию и время на разогрев ДВС и его прогрев до рекомендуемой для охлаждающей жидкости эксплуатационной температуры.

3. Автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка по п.1, отличающаяся тем, что к автомату управления температурным режимом подключены датчик уровня охлаждающей жидкости в головках блока ДВС и сигнальная лампа Л1 для оповещения механика-водителя в случаях, когда произошла недопустимая утечка охлаждающей жидкости.

4. Автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка по п. 1, отличающаяся тем, что к автомату управления температурным режимом подключен датчик открытия крыши моторно-трансмиссионного отделения, который блокирует вращение воздушного вентилятора для защиты экипажа танка от возможных травм при работающем ДВС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2755418C1

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2012
  • Денисов Владимир Петрович
  • Мироничева Ольга Олеговна
  • Домбровский Андрей Петрович
  • Матяш Иван Иванович
RU2513881C1
КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1996
  • Поликер Б.Е.
  • Аникин С.А.
  • Ильинский В.А.
  • Михальский Л.Л.
  • Морозов В.П.
  • Канищев В.С.
  • Светиков В.Н.
  • Воробьев А.Л.
  • Фомин В.К.
  • Поцелуев А.Н.
  • Косяков Н.И.
  • Емельянов И.А.
  • Сутормин В.С.
  • Леонов И.В.
RU2109148C1
ТАНКОВАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА 1998
  • Гузенко Н.М.
  • Мичурин В.Л.
  • Тимощенко С.В.
  • Белоконь С.П.
RU2137617C1
US 6196168 B1, 06.03.2001
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ БОЕВОЙ МАШИНЫ 2000
  • Москалев В.С.
  • Сидоренко Р.В.
  • Пуголовкин В.С.
RU2184337C1

RU 2 755 418 C1

Авторы

Шефер Виктор Эдуардович

Шаргаёв Алексей Александрович

Ядровская Наталья Викторовна

Винник Анатолий Игоревич

Шудыкин Александр Сергеевич

Брыт Александр Владимирович

Макаренко Николай Григорьевич

Вторушин Андрей Михайлович

Садвакасов Марат Жанабаевич

Кукушкин Илья Анатольевич

Даты

2021-09-15Публикация

2020-12-28Подача