Автономная система предпусковой подготовки двигателя с термоэлектрическим генератором

Полезная модель относится к двигателестроению и эксплуатации транспортных средств, а конкретно к устройствам для поддержания теплового режима и предпускового подогрева двигателя.
Известна система автономной предпусковой подготовки двигателя (№183417 RU, опубл. 21.09.2018), содержащая дизельный предпусковой подогреватель, соединенный с двигателем системой трубопроводов, и включающий в себя котел подогревателя, насосный агрегат, топливный бак, выполненный независимым от топливной системы двигателя, трубопроводы соединения системы и отвода продуктов сгорания от подогревателя к фальшподдону двигателя.
Так же известна система жидкостного охлаждения и прогрева двигателя внутреннего сгорания (№2186229 RU, опубл. 27.02.2002), содержащий радиатор с наливнымисливным бачками, обводной канал, горячий и холодный контуры для циркуляции охлаждающей жидкости, электронный блок управления температурой, подогреватель масла, расположенный в поддоне, подогреватель катализатора и устройство подогрева охлаждающей жидкости, расположенное в корпусе обводного канала, которая позволяет повысить эффективность прогрева двигателя при упрощении конструкции системы.
Известен подогреватель (№250606, МПК F 02 N 17/06) для предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания с бесфорсуночной горелкой, работающий без топливного насоса и форсунки, в котором рабочая смесь приготавливается путем эжекции жидкого топлива воздухом
Известно также устройство (№208375, F 02 N 17/04, F 01 М 5/02), которое содержит котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом и запорный вентиль. Воздух в бесфорсуночную горелку подогревателя вводится тангенциально и,
получив окружную скорость, подхватывает поступающее самотеком топливо и распыляет его.
Наиболее близким прототипом к предлагаемому техническому решению служит автономный предпусковой подогреватель Теплостар [1], состоящий из теплообменника, датчиков температуры и перегрева, штифта накала, нагнетателя воздуха, помпы, топливного насоса, камеры сгорания и патрубков подвода и отвода охлаждающей жидкости, обеспечивающий автономный предпусковой подогрев двигателя внутреннего сгорания до оптимального теплового режима работы.
К недостаткам вышеприведенных устройств следует отнести тот факт, что они работают при выключенном двигателе внутреннего сгорания и потребляют энергию аккумуляторной батарей автотранспортного средства, что может привести к значительному снижению ее заряда и уменьшению пускового тока при запуске двигателя.
Предлагаемое изобретение обеспечивает новый технический эффект-преобразование тепловой энергии отработавших газов предпускового подогревателя в электрическую, направленную на обеспечение работы самого подогревателя, и как следствие снижение потребляемой электроэнергии с аккумуляторных батарей автомобиля за счет применения термоэлектрического генератора.
Данный технический эффект достигается тем, что на внешней стороне стенок выходного канала отработавших газов установлены термоэлектрические генераторные модули, с наружной стороны которых закреплены радиаторы охлаждения, например воздушные, при этом термоэлектрические генераторные модули через повышающий преобразователь напряжения соединены с электродвигателем нагнетателя воздуха.
Показан общий вид предложенного устройства.
Автономная система предпусковой подготовки двигателя с термоэлектрическим генератором состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, разделенной на две рабочие полости 2 и 3. Первая полость 2 содержит теплообменник 4 с направляющими завихрителями, внутри которой расположены камера сгорания 5 с жаровой трубой 6 и форсунка 7. Па переднем диффузорном участке камеры сгорания 5 располагается штифт накала 8, который вкручивается и пространственно ориентирован по потоку под углом 45° к оси подогревателя. Во второй полости находится крыльчатка 9 нагнетателя воздуха с электродвигателем 10, за которым находится выходной канал отработавших газов 11 с зафиксированными термоэлектрическими генераторными модулями 12. На внешней стороне генераторных модулей 12 расположены радиаторы охлаждения 13, патрубки всасывания воздуха 14 и 15. На патрубках всасывания воздуха 14 установлены защитные сетки 16. На наружной части корпуса расположены входные и выходные каналы охлаждающей жидкости 17, 18, а также патрубок подвода топлива 19. На верхней части корпуса установлены электронный блок управления 20 и повышающий преобразователь 21.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Топливо под давлением через топливопровод 19 подается к форсунке 7, которая в свою очередь распыляет его в камере сгорания 5. Электродвигатель 10 нагнетателя воздуха вращает крыльчатку 9, которая в свою очередь всасывает воздух на горение из канала 14 через радиатор охлаждения 13 и, выходя из направляющих отверстий радиатора 15, нагнетается в камеру сгорания 5. На входном канале всасывания воздуха установлена защитная сетка 16 от пыли и грязи. Поджиг топливовоздушной смеси производится штифтом накала 8. Охлаждающая жидкость подводится в канал 17 и по мере нагрева теплообменником 2 прогретая жидкость выходит из канала 18. Далее происходит циркуляция по системе охлаждения ДВС. На выходном канале отработавших газов 11 установлены термоэлектрические генераторные модули 12, которые вырабатывают электрическую энергию.
Вследствие роста теплоотдачи от высоко нагретых газов к стенкам канала отработавших газов И, разница температур на сторонах термоэлектрических генераторных модулей 12 возрастает, что способствует генерированию электрической энергии, которая далее подается к повышающему преобразователю 21 и затем к электродвигателю 10 нагнетателя воздуха. Электронный блок управления 20 выполняет функции контроля и управления горением, а также отвечает за перераспределение электроэнергии в процессе работы предпускового подогревателя.
Термоэлектрические генераторные модули, вырабатывающие электрическую энергию, снижают электропотребление предпускового подогревателя, потери заряда и пускового тока аккумуляторной батареи автотракторного двигателя.
Источник:
1. Автономный предпусковой подогреватель Теплостар: http://avtoclimatika.ru/catalog/avtonornnyjj-zhidkostnyjj-podogrevate1-2/