Встраиваемый автомобильный термоэлектрический подогревающий модуль Российский патент 2024 года по МПК F01M5/02 F02N19/04 

Изобретение относится к транспорту, а именно к дополнительно устанавливаемым устройствам, предназначенным для подогрева и поддержания оптимальной температуры рабочих жидкостей дополнительных узлов и агрегатов, а также стабильного запуска двигателей внутреннего сгорания при использовании в условиях низких температур окружающей среды в целях повышения их надёжности, долговечности и работоспособности.

Известно устройство для разогрева масла (патент РФ № 2006598 МПК F01M 5/00), содержащее установленный на днище поддона картера ДВС под маслоприемником электрический нагреватель, корпус которого выполнен в виде пары горизонтальных пластин из теплостойкого электроизоляционного материала, между которыми размещена тонкая лента с подводящими и отводящим электродами и предохранительными вставками со стыковыми паяными швами, в верхней пластине выполнены сквозные окна для обеспечения непосредственного контакта масла с нагревательным элементом - тонкой лентой.

Недостатком данного устройства является необходимость встраивания устройства в поддон картера двигателя, большое количество задействованных узлов и деталей, невозможность восполнения затраченной на работу электрической энергии за счёт излучаемой тепловой энергии двигателя.

Известно устройство - термоэлектрический подогреватель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий термоэлектрические модули Пельтье, установленные на наиболее нагреваемых зонах корпуса двигателя внутреннего сгорания и подключенные электрическими проводами к контроллеру с таймером и конденсатором, электронагревательный элемент, закрепленный на корпусе и поддоне картера двигателя (патент РФ № 185324 МПК F01M 5/00, взято за прототип).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность энергоотдачи, так как элементы Пельтье установлены непосредственно на корпусе двигателя, слабое охлаждение элементов Пельтье и их неплотное прилегание к корпусу двигателя, слабая фиксация элементов.

Технической задачей изобретения является подогрев и поддержание оптимальной температуры рабочих жидкостей дополнительных неподогреваемых узлов и агрегатов автомобиля при эксплуатации в холодный период, стабильный запуск двигателя внутреннего сгорания при использовании в условиях низких температур окружающей среды, высокие параметры энергоотдачи, а также возможность восполнения затраченной на работу электрической энергии за счёт излучаемой тепловой энергии выхлопных газов двигателя.

Техническим решением задачи является создание встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, способного при простоте изготовления и высоких параметрах энергоотдачи осуществить подогрев и поддержание оптимальной температуры рабочих жидкостей узлов и агрегатов автомобиля при эксплуатации, способствовать стабильному запуску двигателя внутреннего сгорания при использовании в условиях низких температур окружающей среды, имеющего возможность восполнения затраченной на работу электрической энергии за счёт излучаемой тепловой энергии выхлопных газов двигателя, а, следовательно, повышающего их надёжность, долговечность и работоспособность.

Поставленная задача достигается тем, что встраиваемый автомобильный термоэлектрический подогревающий модуль выполнен в виде комплекса, объединённого электрической сетью, и включающего энергоблок, состоящий из съёмной муфты круглого сечения с фланцевыми окончаниями, радиатора нагрева, радиатора охлаждения, термоэлектрических элементов Пельтье, соединённых последовательно и закрепленных клеевым составом двухрядно на площадке нагрева радиатора нагрева, монтируемый вместо участка выхлопной трубы глушителя автомобиля, преобразователя напряжения, тягового щелочного аккумулятора, контроллера с таймером, трёх электронагревательных элементов с внешним теплоизолирующим слоем, один из которых закреплен на блоке цилиндров двигателя, другой - на ёмкости с рабочей жидкостью для дополнительных узлов и агрегатов автомобиля, третий - на корпусе фильтра грубой очистки топлива. При этом радиатор нагрева с термоэлектрическими элементами Пельтье устанавливается в съёмную муфту, на радиатор нагрева крепится радиатор охлаждения и вся конструкция скрепляется болтовыми соединениями.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 2 изображён профильный вид энергоблока встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 3 изображена съёмная муфта круглого сечения с фланцевыми окончаниями встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 4 изображён вертикальный разрез энергоблока встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 5 изображён радиатор нагрева с площадкой нагрева встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 6 изображён радиатор охлаждения встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля, на фиг. 7 изображена съёмная муфта с заглушкой встраиваемого автомобильного термоэлектрического подогревающего модуля.

Встраиваемый автомобильный термоэлектрический подогревающий модуль выполнен в виде комплекса, объединённого электрической сетью, и включающего энергоблок 1, состоящий из съёмной муфты 2 круглого сечения с фланцевыми окончаниями 3, радиатора нагрева 4, радиатора охлаждения 5, термоэлектрических элементов 6 Пельтье, соединённых последовательно и закрепленных клеевым составом двухрядно на площадке нагрева 7 радиатора нагрева 4, монтируемый вместо участка выхлопной трубы глушителя автомобиля, преобразователя 8 напряжения, тягового щелочного аккумулятора 9, контроллера 10 с таймером, трёх электронагревательных элементов 11 с внешним теплоизолирующим слоем, один из которых закреплен на блоке цилиндров 12 двигателя, другой - на ёмкости 13 с рабочей жидкостью для дополнительных узлов и агрегатов автомобиля, третий - на корпусе 14 фильтра грубой очистки топлива. При этом радиатор нагрева 4 с термоэлектрическими элементами 6 Пельтье устанавливается в съёмную муфту 2, на радиатор нагрева 4 крепится радиатор охлаждения 5 и вся конструкция скрепляется болтовыми соединениями.

Устройство работает следующим образом:

При запуске и работе автомобиля происходит нагрев отработавшими газами двигателя выхлопной трубы глушителя и внутренней поверхности радиатора нагрева 4 и площадки нагрева 7 энергоблока 1 с закрепленными элементами 6 Пельтье, а охлаждение элементов 6 Пельтье производится внешней температурой и потоком воздуха, производящего обдув радиатора охлаждения 5 при движении автомобиля, при этом электрическая энергия, вырабатываемая элементами 6 Пельтье, проходя через преобразователь 8 напряжения поступает для зарядки тягового щелочного аккумулятора 9, что позволяет своевременно восполнять затрачиваемую энергию, и далее направляется контроллером 10 с таймером на один из электронагревательных элементов 11,12 или 13, выполняя работу по подогреву и поддержанию оптимальной температуры рабочих жидкостей дополнительных узлов и агрегатов автомобиля, топлива при эксплуатации методом передачи тепловой энергии и нагрева ёмкости 13 с рабочей жидкостью или корпуса 14 фильтра грубой очистки топлива, и давая возможность провести стабильный запуск двигателя внутреннего сгорания при использовании в условиях низких температур путём предпускового разогрева блока цилиндров 12 двигателя.

При работе энергоблока 1 выхлопные газы будут иметь непосредственный контакт с площадкой нагрева 4, которая в своей сложной форме имеет увеличенную площадь поверхности, за счет чего и будет обеспечиваться более эффективная передача тепла на термоэлектрические элементы 6. При этом радиатор охлаждения 5 также имеет дополнительные параллельные поверхности, что позволит повысить эффективность охлаждения для создания наибольшей разницы температуры, что значительно увеличит энергоотдачу элементов 6.

Контроллер 10 при помощи программирования таймера способен осуществлять отбор электроэнергии от тягового щелочного аккумулятора 9 в зависимости от необходимости выполняемой работы и времени готовности автомобиля к эксплуатации.

Наличие в предлагаемой схеме устройства преобразователя 8 напряжения при входном напряжении 0,8 вольт, позволяет снять с его выхода фиксированное напряжение 3,3 или 5 вольт, или изменяемое от 1,8 до 5,5 вольт, что значительно превышает параметры действующего прототипа.

При отсутствии необходимости предварительного разогрева двигателя, подогрева или поддержания оптимальной температуры рабочих жидкостей, топлива водителем отключается контроллер 10 с таймером и энергоблок 1 работает на заряд тягового щелочного аккумулятора 9.

При наступлении тёплого времени года энергоблок 1 демонтируется для обслуживания или ремонта, а на его место в съёмной муфте 2 будет установлена металлическая заглушка.

Использование предлагаемого изобретения, при его невысокой стоимости, простоте изготовления и надёжности, высоких параметрах энергоотдачи, реализации восполнения затраченной на работу электрической энергии за счёт излучаемой тепловой энергии выхлопных газов двигателя, удобстве в обслуживании и эксплуатации, позволит осуществить подогрев и поддержание оптимальной температуры рабочих жидкостей узлов и агрегатов автомобиля, топлива, при эксплуатации, способствовать стабильному запуску двигателя внутреннего сгорания при использовании в условиях низких температур окружающей среды, повысить надёжность, долговечность и работоспособность автомашин, что приведёт к экономии энергозатрат и увеличит экономический эффект от его применения в сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области автомобилестроения. Устройство предназначено для стабильного запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также подогрева и поддержания оптимальной температуры рабочих жидкостей в условиях низких температур окружающей среды. Устройство также позволяет восполнять затраченную электрическую энергию за счет излучаемой тепловой энергии от выхлопных газов ДВС. Предложенный подогревающий модуль выполнен в виде комплекса, объединённого электрической сетью и включающего энергоблок 1, состоящий из съёмной муфты 2 круглого сечения с фланцевыми окончаниями 3, радиатора нагрева 4, радиатора охлаждения 5, термоэлектрических элементов Пельтье 6, закрепленных клеевым составом двухрядно на площадке нагрева радиатора нагрева 4. Энергоблок 1 монтируется вместо участка выхлопной трубы глушителя автомобиля. Комплекс включает преобразователь напряжения 8, тяговый щелочной аккумулятор 9, контроллер с таймером 10, три электронагревательных элемента 11 с внешним теплоизолирующим слоем, один из которых закреплен на блоке цилиндров 12 ДВС, другой - на ёмкости с рабочей жидкостью 13 для дополнительных узлов автомобиля, третий - на корпусе топливного фильтра 14. Радиатор нагрева 4 с элементами Пельтье 6 устанавливается в съёмную муфту 2, на радиатор нагрева 4 крепится радиатор охлаждения 5 и вся конструкция скрепляется болтами. 7 ил.

Встраиваемый автомобильный термоэлектрический подогревающий модуль, содержащий термоэлектрические элементы Пельтье, контроллер с таймером, электронагревательный элемент, отличающийся тем, что выполнен в виде комплекса, объединённого электрической сетью и включающего энергоблок, состоящий из съёмной муфты круглого сечения с фланцевыми окончаниями, радиатора нагрева, радиатора охлаждения, термоэлектрических элементов Пельтье, соединённых последовательно и закрепленных клеевым составом двухрядно на площадке нагрева радиатора нагрева, монтируемый вместо участка выхлопной трубы глушителя автомобиля, преобразователя напряжения, тягового щелочного аккумулятора, контроллера с таймером, трёх электронагревательных элементов с внешним теплоизолирующим слоем, один из которых закреплен на блоке цилиндров двигателя, другой - на ёмкости с рабочей жидкостью для дополнительных узлов и агрегатов автомобиля, третий - на корпусе фильтра грубой очистки топлива, при этом радиатор нагрева с термоэлектрическими элементами Пельтье устанавливается в съёмную муфту, на радиатор нагрева крепится радиатор охлаждения и вся конструкция скрепляется болтовыми соединениями.