Стенд для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя Российский патент 2024 года по МПК G01M15/02 F02N19/04 

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а в частности к техническим средствам испытаний автономных предпусковых подогревателей двигателей со встроенным термоэлектрическим генератором.

Экспериментальное исследование проводится с целью оценки эффективности предложенного технического решения - предпускового подогревателя со встроенным термоэлектрическим генератором (ТЭГ). Общеизвестно, что основным условием для работы ТЭГ является разность температур на его холодной и горячей сторонах. В рассматриваемой конструкции источником тепла являются продукты сгорания топливо-воздушной смеси, а холодильником - охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя. Работа предпускового подогревателя основана на разогреве охлаждающей жидкости через разделяющую стенку. Путем увеличения количества подаваемой топливо-воздушной смеси в камеру сгорания, повышается интенсивность горения, происходит повышение температуры охлаждающей жидкости. Для качественного проведения исследования необходимо провести серию опытов, основанную на плавном изменении температуры охлаждающей жидкости и снятии выдаваемых характеристик ТЭГ.

Известен стенд для испытания жидкостного подогревателя двигателя внутреннего сгорания (патент на изобретение SU 1444632 А1), содержащий источник охлаждающей жидкости, трубопроводы отвода и подвода жидкости к подогревателю, устройство измерения температуры охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, стенд дополнительно содержит жидкостно-жидкостный теплообменник, расширительный бак, сливной трубопровод и стойку, на которой размещен подогреватель с возможностью изменения его положения. Недостатком данного технического решения является невозможность проведения испытаний автономных устройств предпускового разогрева двигателя, работающих независимо от источника электрической энергии со снятием их электрических характеристик.

Известен стенд для проверки предпускового подогревателя (патент на полезную модель (RU 195346 U1), который включает в себя емкости рабочей жидкости и топлива, устройство для измерения силы тока и датчики температуры, блок регистрации, при этом стенд содержит аккумуляторную батарею, шланги подачи рабочей жидкости и топлива, теплообменник, выполненный в виде резервуара, наполненного рабочей жидкостью, помещенного в резервуар большего размера, который имеет входной и выходной патрубки, при этом входной патрубок соединен с предпусковым подогревателем, датчики температуры помещены в область нагрева рабочей жидкости теплообменника и на сопло горелки предпускового подогревателя и выполнены с возможностью передачи данных на блок регистрации. Недостатком данного стенда является невозможность контроля работоспособности термоэлектрического генератора.

Известен стенд для исследования теплоэнергетических характеристик малых холодильных машин (патент на изобретение RU 2658871 C2), который снабжен контроллером управления процессом измерений, блоком программного изменения температуры в теплоизолированной камере и блоком планирования и выполнения измерений. Контроллер подключен к блоку программного изменения температуры в теплоизолированной камере и к блоку планирования и выполнения измерений. Выходы группы датчиков для измерения показателей работы малой холодильной машины подключены к входу блока планирования и выполнения измерений, а к входу в блок программного изменения температуры в теплоизолированной камере подключены выходы датчиков температур в теплоизолированной камере. К выходу блока программного изменения температуры в теплоизолированной камере подключены тепловые генераторы и кондиционер так, что в теплоизолированной камере изменяются и поддерживаются заданные значения температуры, при которых выполняются измерения показателей работы малой холодильной машины. Недостатком данного стенда является сложность его изготовления и трудности с поддержанием заданной температуры и быстрым ее изменением.

Прототипом изобретения является стенд "Теплостар-Адверс", предназначенный для проверки подогревателей 14ТС-10-12 В/24 В и воздушных отопителей ПЛАНАР, включающий баки для воды и топлива, насосы для воды и топлива, шланги, аккумулятор, амперметр, блок управления, пульт управления (стенд контроля "Теплостар-Адверс" интернет магазина климатического оборудования «АвтоТермо», электронный ресурс: http://www.autotermo.ru/aksessuary-k-otopitelyam/deflektor-diam-60-1320937a vebasto-webasto Руководство по эксплуатации ДВ 1105 M РЭ, ООО «Адверс», 2006 г. ). Недостатком устройства является необходимость его доработки в части возможности поддержания заданной температуры охлаждающей жидкости и наличия средств для снятия выходных параметров ТЭГ.

Для выполнения цели экспериментального исследования предлагается стенд для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя, который содержит радиатор охлаждения, вентилятор, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, блок частного регулирования скорости вращения вентилятора, топливный бак, источник питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, приборы измерения напряжения, силы тока и температуры. Для контроля температуры жидкостного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, а также температуры ТЭГ, в корпусе устройства сделаны отверстия, после чего были подключены термопары. Поддержание заданной температуры охлаждающей жидкости осуществляется путем регулирования скорости вращения вентилятора, расположенного за радиатором, через частотный блок управления. Значения измеряемых параметров выводятся на измеритель температуры, который показывает температуру горячей и холодной сторон ТЭГ, и температуру охлаждающей жидкости на входе и на выходе из теплообменника подогревателя. Для контроля выдаваемых ТЭГ характеристик применяются приборы для измерения силы тока и напряжения, подключаемые непосредственно к выходам ТЭГ.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фигуре 1 представлена схема стенда для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя, где:

1 - емкость с охлаждающей жидкостью;

2 - радиатор;

3 - вентилятор;

4 - блок частотного регулирования скорости вращения вентилятора;

5 - расширительный бачок;

6 - топливный бак;

7 - источник питания постоянного тока;

8 - пульт управления подогревателем;

9 - измеритель температуры;

10 - предпусковой подогреватель двигателя;

11 - измеритель тока;

12 - измеритель напряжения;

13 - аккумуляторная батарея;

14 - циркуляционный насос;

15 - соединительные трубопроводы.

На фигуре 2 представлен внешний вид стенда для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя.

На фигуре 3 представлен предпусковой подогреватель двигателя, смонтированный на стенд.

На фигуре 4 представлена схема работы стенда.

Проведение эксперимента на стенде осуществляется следующим образом:

Запуск устройства осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации к предпусковому подогревателю в двух вариантах: 1 - от источника питания постоянного тока (7), 2 - от аккумуляторной батареи (13). При включении подогревателя (10) осуществляется диагностирование работоспособности его элементов. При исправном состоянии начинается процесс розжига, топливо поступает к устройству из топливного бака (6). Одновременно включается циркуляционный насос (14). В камере сгорания начинается процесс горения. Охлаждающая жидкость поступает по трубопроводам (15) из отдельно выведенной емкости (1) и циркулирует по кругу через радиатор (2) к подогревателю (10).

При запуске от источника питания (7) производится контроль потребляемой силы тока (11) устройством. При нагреве горячей стороны ТЭГ и охлаждении его холодной стороны путем поддержания необходимой температуры охлаждающей жидкости значение потребляемой силы тока начинает постепенно снижаться, что говорит о включении в работу ТЭГ. После того, как вырабатываемой силы тока ТЭГ становится достаточно для автономной работы устройства, производится его отключение от источника питания (7). Основным критерием эффективности ТЭГ является мощность, отдаваемая в нагрузку, которая определяется как произведение вырабатываемых силы тока (11) и напряжения (12) и зависит от температуры его холодной и горячей сторон (9). Регулированием скоростью вращения вентилятора (3) с помощью блока частотного регулирования скорости вращения вентилятора (4) через блок управления подогревателем, производится изменение температуры охлаждающей жидкости в большую или меньшую сторону, что приводит к изменению выдаваемых ТЭГ характеристик. Таким образом можно получить зависимости мощности ТЭГ отдаваемой в нагрузку от температуры охлаждающей жидкости для определения диапазона его наиболее эффективной работы.

При запуске от аккумуляторной батареи (13) производится контроль потребляемой силы тока устройством и напряжения на аккумуляторной батарее. Поддержание температуры охлаждающей жидкости осуществляется аналогично работе от источника питания. Дополнительно производится контроль силы тока (11), отдаваемой на подзаряд аккумуляторной батареи (13). Повышая либо понижая температуру охлаждающей жидкости, происходит изменение значения, подаваемого тока на аккумуляторную батарею. Таким образом можно получить зависимости силы тока, подаваемой ТЭГ для подзаряда аккумуляторной батареи, от температуры охлаждающей жидкости.

Полученные зависимости позволяют достоверно оценить работоспособность устройства и определить диапазон температур охлаждающей жидкости, при котором возможно осуществлять автономную работу предпускового подогревателя двигателя с возможностью подзаряда аккумуляторной батареи малыми токами.

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а в частности к техническим средствам испытаний автономных предпусковых подогревателей двигателей со встроенным термоэлектрическим генератором. Стенд для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя, содержащий радиатор охлаждения, вентилятор, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, блок частного регулирования скорости вращения вентилятора, топливный бак, источник питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, приборы измерения напряжения, силы тока и температуры, отличающийся тем, что для контроля температуры жидкостного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, а также температуры термоэлектрического генератора в корпусе устройства сделаны отверстия и подключены термопары, при этом поддержание заданной температуры охлаждающей жидкости осуществляется путем регулирования скорости вращения вентилятора, расположенного за радиатором, с помощью блока частотного регулирования скорости вращения вентилятора через блок управления подогревателем, а значения измеряемых параметров выводятся на измеритель температуры, который показывает температуру горячей и холодной сторон термоэлектрического генератора и температуру охлаждающей жидкости на входе и на выходе из теплообменника подогревателя, причем для контроля выдаваемых термоэлектрическим генератором характеристик применяются приборы для измерения силы тока и напряжения, подключаемые непосредственно к выходам термоэлектрического генератора. Технический результат заключается в возможности достоверной оценки работоспособности устройства и определении диапазона температур охлаждающей жидкости, при котором возможно осуществлять автономную работу предпускового подогревателя двигателя с возможностью подзаряда аккумуляторной батареи малыми токами. 4 ил.

Стенд для экспериментального исследования термоэлектрического предпускового подогревателя двигателя, содержащий радиатор охлаждения, вентилятор, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, блок частного регулирования скорости вращения вентилятора, топливный бак, источник питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, приборы измерения напряжения, силы тока и температуры, отличающийся тем, что для контроля температуры жидкостного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, а также температуры термоэлектрического генератора в корпусе устройства сделаны отверстия и подключены термопары, при этом поддержание заданной температуры охлаждающей жидкости осуществляется путём регулирования скорости вращения вентилятора, расположенного за радиатором, с помощью блока частотного регулирования скорости вращения вентилятора через блок управления подогревателем, а значения измеряемых параметров выводятся на измеритель температуры, который показывает температуру горячей и холодной сторон термоэлектрического генератора и температуру охлаждающей жидкости на входе и на выходе из теплообменника подогревателя, причём для контроля выдаваемых термоэлектрическим генератором характеристик применяются приборы для измерения силы тока и напряжения, подключаемые непосредственно к выходам термоэлектрического генератора.