система предпускового разогрева двигателей внутреннего сгорания с принудительной циркуляцией жидкого теплоносителя

Формула изобретения

Система предпускового разогрева двигателей внутреннего сгорания с принудительной циркуляцией жидкого теплоносителя, содержащая подогреватель с впускным и выпускным трубопроводами, трехходовой кран, штатную помпу двигателя, радиатор с термостатом, циркуляционный насос, параллельно присоединенный к циркуляционному насосу обогреваемый контур двигателя, включающий в себя головку блока с рубашкой блока цилиндров и теплообменник картера двигателя, отличающаяся тем, что подогреватель в качестве нагревательного элемента содержит вихревой теплогенератор, совмещенный с циркуляционным насосом, привод которого выполнен в виде воздушной микротурбины, соединенной пневмосетью через электромагнитный клапан с ресивером сжатого воздуха, трехходовой кран установлен на впускном трубопроводе в месте его присоединения к обогреваемому контуру двигателя, с возможностью отключения контура радиатора с термостатом в режиме предпускового разогрева двигателя и включения его в режиме работы двигателя, а впускной трубопровод присоединен к входу циркуляционного насоса через дополнительно установленный электромагнитный клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в системах предпускового разогрева двигателя.

Известны системы предпускового разогрева двигателей внутреннего сгорания с принудительной циркуляцией жидкого теплоносителя, содержащие подогреватель с впускным и выпускным трубопроводами, снабженные жидкостными насосами, к которым параллельно присоединены головка блока с рубашкой блока цилиндров и штатной помпой двигателя, радиатор с термостатом и змеевик картера двигателя. Работа такой системы осуществляется в двух режимах - ускоренной подготовки двигателя к пуску и полного разогрева двигателя внутреннего сгорания за счет присоединения дополнительного трубопровода, который с одной стороны присоединен к головке блока, а с другой - к выпускному трубопроводу подогревателя через трехходовой кран (А.с. СССР №956833, F02N 17/02, опубликовано 17.09.82, бюллетень №33).

Недостатком указанной системы является длительный предпусковой разогрев двигателя из-за низкой скорости теплопередачи от нагревательного элемента к жидкому теплоносителю и, вследствие этого, большие теплопотери.

Техническим результатом заявляемого изобретения является ускорение процесса предпускового разогрева двигателя, уменьшение теплопотерь.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что подогреватель в качестве нагревательного элемента содержит вихревой теплогенератор (Патенты RU №№2045715, 2096695, 2126117, 2132517, 2161289, 2162571, 2212597, 2223452; 2094711, 2197688, 2201562, 2258875; патент US №68117375 от 16.11.2004 г.), совмещенный с циркуляционным насосом, привод которого выполнен в виде воздушной микротурбины (А.С.Натанович. Воздушные микротурбины. - М.: Машиностроение, 1979. - 192 с.), соединенной пневмосетью через электромагнитный клапан с ресивером сжатого воздуха. Трехходовой кран установлен на впускном трубопроводе в месте его присоединения к обогреваемому контуру двигателя, с возможностью отключения контура радиатора с термостатом в режиме предпускового разогрева двигателя и включения его в режиме работы двигателя, а впускной трубопровод присоединен ко входу циркуляционного насоса через дополнительно установленный электромагнитный клапан.

Жидкий теплоноситель, закачиваемый циркуляционным насосом, при прохождении через вихревой теплогенератор завихряется, и внутренняя энергия жидкого теплоносителя непосредственно преобразуется в тепловую. Температура жидкого теплоносителя за один цикл прохождения через предлагаемый подогреватель повышается на 30-40°С (Журнал «Техника молодежи», №11, 2005 г., с.56-59).

С учетом того, что объем жидкого теплоносителя в двигателях внутреннего сгорания невелик в сравнении с производительностью даже небольшого циркуляционного насоса, он несколько раз пройдет через предлагаемый подогреватель и обеспечит быстрый разогрев двигателя до рабочей температуры.

На чертеже представлена предлагаемая система предпускового разогрева двигателей внутреннего сгорания.

Она включает в себя циркуляционный насос 1, совмещенный с ним вихревой теплогенератор 2, двигатель внутреннего сгорания 3 с головкой 4 и рубашкой 5 блока цилиндров, впускной трубопровод 6, выпускной трубопровод 7, теплообменник 8 картера двигателя, радиатор 9 системы охлаждения двигателя с термостатом 10, трехходовой кран 11, электромагнитный клапан 12, штатную помпу 13 системы охлаждения двигателя, воздушную микротурбину 14, пневмосеть 15, воздушный электромагнитный клапан 16, ресивер 17 со сжатым воздухом.

Выход циркуляционного насоса 1 соединен со входом вихревого теплогенератора 2. Впускной трубопровод 6 с одной стороны присоединен к выходу вихревого теплогенератора 2, а с другой - через трехходовой кран 11 присоединен к головке 4 и рубашке 5 блока цилиндров, теплообменнику 8 картера двигателя и радиатору 9 системы охлаждения двигателя с термостатом 10, с возможностью отключения контура радиатора 9 с термостатом 10 в режиме предпускового разогрева двигателя 3 и включения его в режиме работы двигателя 3. Выпускной трубопровод 7 с одной стороны присоединен через электромагнитный клапан 12 ко входу циркуляционного насоса 1, а с другой стороны присоединен к выходу штатной помпы 13 системы охлаждения двигателя, вход которой соединен с выходами обогреваемого контура двигателя, включающего в себя головку 4 и рубашку 5 блока цилиндров, теплообменник 8 картера двигателя.

Воздушная микротурбина 14, являющаяся приводом циркуляционного насоса 1, приводится в движение (вращается) сжатым воздухом, поступающим из ресивера 17 по пневмосети 15, присоединенной к ресиверу 17 через воздушный электромагнитный клапан 16.

Перед включением предлагаемой системы предпускового разогрева двигателей трехходовой кран 11 устанавливают в положение предпускового разогрева двигателя, как это указано на чертеже. Контур радиатора 9 с термостатом 10 при этом отключен от обогреваемого контура двигателя для уменьшения объема разогреваемого в вихревом теплогенераторе 2 жидкого теплоносителя, уменьшения теплопотерь и сокращения времени предпускового разогрева двигателя.

При включении предлагаемой системы предпускового разогрева двигателей открываются нормально замкнутые (в нерабочем состоянии) воздушный электромагнитный клапан 16 и электромагнитный клапан 12. При этом сжатый воздух из ресивера 17 поступает через воздушный электромагнитный клапан 16 по пневмосети 15 к воздушной микротурбине 14 и приводит во вращение ее и связанный с ней циркуляционный насос 1. Через открытый электромагнитный клапан 12 и выпускной трубопровод 7 жидкий теплоноситель поступает в циркуляционный насос 1 и далее прокачивается им через вихревой теплогенератор 2, нагреваясь при этом.

Предлагаемая система предпускового разогрева двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом.

Жидкий теплоноситель (охлаждающая жидкость двигателя 3), нагнетаемый циркуляционным насосом 1, проходя через вихревой теплогенератор 2, нагревается за счет преобразования вихревой энергии в тепловую. По впускному трубопроводу 6 разогретый жидкий теплоноситель через трехходовой кран поступает в обогреваемый контур двигателя 3 (головку 4 и рубашку 5 блока цилиндров, теплообменник 8 картера двигателя), где отдает тепло и далее, проходя через штатную помпу 13 системы охлаждения двигателя 3, по выпускному трубопроводу 7 через электромагнитный клапан 12 возвращается к циркуляционному насосу 1. Далее указанный цикл многократно повторяется до достижения двигателем 3 рабочей температуры, необходимой для его запуска.

После разогрева двигателя 3 до рабочей температуры запускают двигатель 3, предлагаемую систему предпускового разогрева двигателя выключают, трехходовой кран 11 переключают в положение, в котором радиатор 9 системы охлаждения двигателя с термостатом 10 соединяется с обогреваемым контуром двигателя, т.е. с головкой 4 и рубашкой 5 блока цилиндров, теплообменником 8 картера двигателя. При выключении предлагаемой системы предпускового разогрева и включении двигателя 3 срабатывают воздушный электромагнитный клапан 16 и электромагнитный клапан 12. Сжатый воздух при этом не поступает к воздушной микротурбине 14, прекращается работа циркуляционного насоса 1 и вихревого теплогенератора 2, закрывается доступ жидкого теплоносителя к циркуляционному насосу 1 через выпускной трубопровод 7.

С началом работы двигателя 3 в работу включается штатная помпа 13, обеспечивая штатный режим работы системы охлаждения двигателя 3.