УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к устройствам для тепловой подготовки автомобиля при эксплуатации в условиях безгаражного содержания при отрицательных температурах.
Из уровня техники известна система подогрева двигателя внутреннего сгорания, в которой в качестве источника теплоты принят тепловой аккумулятор фазового перехода, утилизирующий и аккумулирующий тепловую энергию отработавших газов ДВС и состоящий из наружного корпуса, слоя тепловой изоляции и теплоаккумулирующего ядра, в котором находится теплоаккумулирующий материал, претерпевающий обратимый фазовый переход плавление-кристаллизация, и газовый трубный теплообменник. Последний используется как для накопления теплоты посредством пропускания через него потока отработавших газов, так и для отдачи теплоты за счет организации вынужденного движения воздуха по воздушной магистрали, состоящей из воздуховодов, воздушного фильтра и вентилятора, подающего горячий воздух в картерное пространство двигателя. В картерном пространстве двигателя воздух подогревает его коренные и шатунные подшипники, а также моторное масло (см. патент РФ №2170851 на изобретение, МПК7 F02N 17/00, 20.07.2001).
Данная система подогрева эффективна для мобильных машин с непродолжительным временем безгаражного хранения (4-6 часов) при температурах окружающего воздуха до -30°С, при этом включение вентилятора осуществляют за 2-3 часа перед пуском двигателя.
Известна система для тепловой подготовки автомобиля при безгаражном хранении в условиях отрицательных температур, содержащая калориферную с калориферами и вентилятором подачи воздушного теплоносителя, нагнетающий и отсасывающий воздуховоды, контактные кожухи, установленные герметично на наружных поверхностях двигателя, открытых поверхностях коробки передач и кабины автомобиля выше уровня масла масляных ванн обогреваемых агрегатов, устройство распределения воздушного теплоносителя по всем контактным кожухам, покрытым с внешней стороны теплоизоляционным материалом (см. патент №2070657 на изобретение, МПК6 F02N 17/02, 20.12.1996).
Данная система усложняет конструкцию моторного отсека за счет необходимости установки устройства распределения воздушного теплоносителя по всем контактным кожухам.
Известна также система для облегчения запуска двигателя автотранспортного средства в низкотемпературных условиях, содержащая подогреватель масла, расположенный в картере двигателя, выполненный в виде щупа, используемый для подогрева масла, указатель уровня масла, подогреватель охлаждающей жидкости, выполненный в виде трубчатого электронагревателя, и блок управления, вспомогательный аккумулятор, электрически связанный с аккумулятором автотранспортного средства, при этом оба аккумулятора снабжены теплоизолирующими чехлами (см. патент РФ №58182 на полезную модель, МПК F01M 5/02, 10.11.2006).
Данная система не обладает эксплуатационной надежностью из-за повышенной пожароопасности.
Наиболее близким по назначению и существенным признакам техническим решением к заявленной полезной модели является устройство для тепловой подготовки автомобиля, содержащее кожухи, установленные с обеих сторон картера двигателя и образующие с его наружной поверхностью герметичные полости, сообщенные с источником теплоносителя, дополнительные кожухи, установленные с обеих сторон коробки передач и образующие с ее наружной поверхностью герметичные полости. Кожухи в поперечном сечении имеют коробчатую форму, а полости кожухов картера двигателя и кожухов коробки передач каждой стороны сообщены шлангами последовательно между собой и с полостью кабины автомобиля, а полость кабины сообщена с верхней частью подкапотного пространства. Кожухи коробки передач с наружной стороны снабжены теплоизоляционным материалом (см. патент РФ №2048304 на изобретение, МПК 6 В60Н 1/00, 20.11.1995).
В данном устройстве не исключены тепловые потери, а, следовательно, длительность сохранения тепла, выделяемого двигателем внутреннего сгорания, с момента его остановки невелика.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение длительности сохранения выделяемого работающим двигателем внутреннего сгорания тепла с момента его остановки в любое время года.
Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для тепловой подготовки автомобиля, содержащем герметичный теплоизоляционный кожух картера двигателя внутреннего сгорания, теплоизоляцию патрубков двигателя внутреннего сгорания и системы охлаждения, в теплоизоляционном кожухе под днищем картера двигателя внутреннего сгорания расположен тепловой аккумулятор, представляющий собой фазопереходный теплоаккумулирующий материал, размещенный в герметичной теплопроводящей емкости, при этом теплоизоляцией снабжен расширительный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и внутренняя сторона капота автомобиля.
Кроме того, в качестве фазопереходного теплоаккумулирующего материала использован эвтектический (криогидратный) раствор соли в воде, например, тригидрат ацетата натрия с добавкой - активатором.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематически изображен моторный отсек с устройством для тепловой подготовки автомобиля, содержащего двигатель внутреннего сгорания 1 (ДВС), корпус 2 картера, под днищем которого расположен фазопереходный теплоаккумулирующий материал 3, помещенный в герметичную теплопроводящую емкость (не показана). В качестве фазопереходного теплоаккумулирующего материала использован наиболее подходящий на сегодняшний день по температурным условиям тригидрат ацетата натрия с добавкой - активатором (инициатором кристаллизации охлаждаемого раствора тригидрата ацетата натрия). Корпус 2 картера и емкость с теплоаккумулирующим материалом 3 расположены внутри теплоизоляционного кожуха 4. Для эффективной и продолжительной работы системы накопления тепловой энергии и во избежание тепловых потерь теплоизоляционным материалом покрыты патрубки ДВС 5, патрубки 6 системы охлаждения 7 и расширительный бачок 8. На внутренней стороне капота автомобиля установлен теплоизоляционный экран 9.
Устройство для тепловой подготовки автомобиля работает следующим образом.
От работающего в условиях отрицательных температур ДВС 1 тепло передается через корпус 2 картера фазопереходному теплоаккумулирующему материалу 3, который нагревается в твердой фазе до температуры плавления 58°С, плавится и затем нагревается в жидкой фазе до температуры 90-100°С. При этой температуре происходит тепловое равновесие между фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 3 и корпусом 2 картера ДВС. Аккумулирование теплоты осуществляется за счет наличия в системе накопления тепловой энергии теплоизолирующего кожуха 4 картера ДВС.
По мере охлаждения ДВС 1 после его выключения, система накопления тепловой энергии через корпус 2 картера постепенно отдает находящемуся в нем маслу аккумулированную теплоту от жидкого фазопереходного теплоаккумулирующего материала 3 до температуры кристаллизации последнего не ниже 20°С. Затем теплоаккумулирующий материал 3 при температуре кристаллизации претерпевает в течение длительного времени (не менее 5 часов) обратимый фазовый переход - из жидкого состояния в твердо-кристаллическое с выделением скрытой теплоты кристаллизации, которая через корпус 2 картера продолжает подогрев масла в картере.
Тестовые испытания устройства для тепловой подготовки автомобиля показали замедление охлаждения выключенного ДВС от 6 до 12 часов в зависимости от температуры окружающей среды и количества теплоаккумулирующего материала.
Заявленная полезная модель обладает рядом преимуществ по сравнению с известными устройствами, наиболее заметными из которых являются:
- увеличение ресурса ДВС за счет уменьшения, так называемых «холодных запусков»;
- экономия топлива;
- простота установки;
- универсальность для всех типов автомобилей;
- не требует изменения в конструкции системы охлаждения двигателя;
- не требует обслуживания.