УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА ХОДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области автомобилестроения и может быть использована при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в полевых условиях при низких, ниже +5°C, температурах окружающего воздуха.
Известно средство облегчения пуска (СОП) ходового двигателя (ХД) - подогреватель жидкостный дизельный (ПЖД) [Производственное издание Акционерное общество КамАЗ «Автомобили КамАЗ типа 6×6», руководство по эксплуатации - М.: Машиностроение, 199-330 с.], содержащее котел подогревателя, газоотводящую трубу, топливный насос подогревателя, электродвигатель блока агрегатов, жидкостный насос подогревателя, трубы подвода жидкости в котел подогревателя и трубы отвода жидкости из котла подогревателя в полости блоков цилиндров. Данное устройство обогревает поддон картера ходового двигателя путем направления на него газоотводящей трубы котла подогревателя, в котором происходит открытое горение топливовоздушной смеси, а также с помощью нагрева охлаждающей жидкости посредством прокачки ее через теплообменник котла подогревателя.
Недостаток известного средства облегчения пуска состоит в том, что нагрев масла в поддоне картера ходового двигателя происходит неравномерно, а именно: нагрев слоя масла, граничащего непосредственно с поддоном, происходит гораздо быстрее, что приводит к нарушению температурного режима этого слоя масла (нагрев >130°C), а длительная работа ПЖД приводит к значительному разряду бортовой электрической аккумуляторной батареи.
Также известно устройство - комбинированная система подготовки запуска дизеля (КСПЗ), состоящее из системы термостатирования масла, которая включает в себя теплоизолированные основной и дополнительный маслобаки, соединенными между собой теплоизолированной трубой, с установленными в них электронагревателями масла, два маслозакачивающих насоса, подогревателя воздуха на впускном коллекторе и подогревателя ПЖД-600 [Бондарь В.Н., Малоземов А.А., Селедкин А.А. и др. Улучшение пусковых характеристик транспортных дизелей использованием системы термостатирования масла - Материалы международной научно-практической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященная 145-летию МГТУ «МАМИ», с.46-51]. В данном устройстве подготовка запуска ХД осуществляется за счет работы ПЖД, а также за счет подогрева моторного масла электронагревателями, расположенными в теплоизолированных основном и дополнительном маслобаках.
Недостатком данного устройства является то, что необходимо запитывание электронагревателей от бытовой электросети напряжением ≈220 B, что неприемлемо в полевых условиях.
Наиболее близким известным техническим решением, в качестве прототипа, является устройство для облегчения пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее пусковой двигатель с масляным насосом, всасывающий и нагнетающий маслопроводы, температурный датчик масла, блок управления и индикации, а также регулируемый дроссель, установленный в нагнетающем маслопроводе, электромагнитный клапан, соединяющий нагнетающий маслопровод с подводящим маслопроводом, и тепловой аккумулятор [Устройство для облегчения пуска двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ №2151906 от 05.11.1998 г.]. При работе основного двигателя тепловой аккумулятор запасает тепло горячего моторного масла и обеспечивает его хранение. Для подогрева масла в поддоне основного двигателя перед его пуском масляный насос обеспечивает поступление моторного масла в тепловой аккумулятор, где оно начинает разогреваться и на выходе теплового аккумулятора имеет место более высокая температура и пониженная вязкость моторного масла. Этот известный процесс подогрева масла продолжается около 5-7 минут, пока тепловой аккумулятор не разрядится, о чем будет свидетельствовать включение контрольных температурных датчиков. При необходимости дальнейшего разогрева масла продолжают его прокачивание через регулируемый дроссель с постепенным уменьшением дроссельного отверстия до минимальной величины, проходя через которое масло разогревается за счет внутреннего трения. При достижении маслом необходимой температуры блок управления и индикации автоматически, по сигналу температурного датчика открывает электромагнитный клапан и масло по подводящему маслопроводу поступает в смазочную систему основного двигателя, что снижает сопротивление прокручиванию коленчатого вала двигателя при его запуске. Устройство обеспечивает уменьшение времени разогрева масла и автоматизацию этого процесса.
Недостаток прототипа заключается в том, что энергия пускового двигателя расходуется крайне не продуктивно, особенно после продолжительной стоянки техники в условиях низких температур, когда вступают в силу ограничения по времени, в течение которого тепловой аккумулятор способен сохранять свой тепловой заряд.
Задача полезной модели состоит в повышении продуктивности пускового двигателя при поддержании постоянной готовности к запуску ходового двигателя в условиях низких температур.
Техническим результатом полезной модели является повышение стабильности температурного режима ходового двигателя и уровня заряда аккумуляторных батареей (АКБ) путем обеспечения автоматического контроля тепловой подготовки ходового двигателя.
Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих существенных отличительных признаков, а именно: пускового двигателя, масляных насосов, маслонагнетающей и маслоотводящей магистралей, температурного датчика масла, блока управления и индикации, предлагаемое устройство для облегчения пуска ходового двигателя содержит температурный датчик коленчатого вала, стартер-генератор, ПЖД, газоотводящая труба которого проходит через полость теплоизолированного масляного бака, электронагревательные элементы и температурный датчик масла, расположенные в теплоизолированном масляном баке.
Новизна предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство для облегчения пуска ходового двигателя содержит температурный датчик коленчатого вала, стартер-генератор, электронагревательные элементы и ПЖД, газоотводящая труба ПЖД проходит через полость теплоизолированного масляного бака, электронагревательные элементы и температурный датчик масла расположены в теплоизолированном масляном баке, пусковой двигатель расположен внутри теплоизоляционного корпуса масляного бака, система выхлопа отработавших газов пускового двигателя проходит через полость теплоизолированного масляного бака, что обеспечивает стабильный температурный режим не расходуя заряд аккумуляторных батареей.
Функциональная схема предлагаемого устройства для облегчения пуска ХД представлена на чертеже, где обозначено: 1 - теплоизолированный масляный бак системы смазки ХД; 2 - маслоподводящая магистраль; 3 - маслоотводящая магистраль; 4 - маслооткачивающий насос; 5 - маслозакачивающий насос; 6 - ПЖД; 7 - пусковой двигатель; 8 - система выхлопа отработавших газов пускового двигателя; 9 - стартер-генератор; 10 - штатная АКБ; 11 - блок управления и индикации; 12 - датчик температуры коленчатого вала ходового двигателя; 13 - датчик температуры моторного масла; 14 - электронагревательные элементы.
В исходном положении (статика) теплоизолированный масляный бак системы смазки ХД 1 через маслоподводящую магистраль 2, маслоотдводящую магистраль 3, маслооткачивающий насос 4 и маслозакачивающий насос 5 соединен с системой смазки ходового двигателя. Газоотводящая труба ПЖД 6 проходит через полость масляного бака 1. Пусковой двигатель 7 расположен внутри теплоизоляционного корпуса масляного бака 1, что позволяет поддерживать температуру пускового двигателя в пределах температур, обеспечивающих его надежный запуск, а система выхлопа отработавших газов 8 пускового двигателя, для использования горячих отработавших газов соединена с газоотводящей трубой ПЖД и также проходит через полость масляного бака 1. Стартер-генератор 9, вал которого связан с пусковым двигателем 7 для запуска пускового двигателя, работает в режиме стартера, а после запуска пускового двигателя переходит в режим генератора и соединен со штатной АКБ 10, осуществляя ее подзарядку. Блок управления и индикации 11, получая информацию от датчика температуры коленчатого вала ХД 12, от датчика температуры моторного масла в баке 13 и отдатчика степени разряженности штатной АКБ 10, управляет работой пускового двигателя 7, электронагревательных элементов 14, ПЖД 6, маслозакачивающего насоса 5 и маслооткачивающего насоса 4.
Предлагаемое устройство для облегчения пуска ходового двигателя работает следующим образом: при эксплуатации автомобиля в условиях низких температур окружающего воздуха, после останова ХД на длительную стоянку, моторное масло посредством маслооткачивающего насоса 4 откачивается из системы смазки ХД в теплоизолированный масляный бак 1. По мере снижения температуры коленчатого вала ХД, показания температуры которого поступают от датчика температуры 12, происходит запуск пускового двигателя 7, который приводит в движение стартер-генератор 9. Стартер-генератор 9 обеспечивает работу электронагревательных элементов 14, а также осуществляет поддержание рабочего напряжения бортовой сети автомобиля, осуществляя подзарядку штатной АКБ 10. Система выхлопа отработавших газов 8 пускового двигателя выполнена таким образом, что горячие отработавшие газы пускового двигателя выходят в атмосферу проходя через теплоизолированный масляный бак 1, также нагревая моторное масло ХД. Контроль за соблюдением температурного режима моторного масла в процессе его нагрева в теплоизолированном масляном баке 1 осуществляется посредством датчика температуры моторного масла 13, ограничивая максимальную температуру в пределах 120°C. После нагрева масла в теплоизолированном масляном баке 1 включаются маслозакачивающий насос 5 и маслооткачивающий насос 4, осуществляя циркуляцию горячего масла через полости главной масляной магистрали, тем самым поддерживая температуру коленчатого вала ходового двигателя в заданном диапазоне. По достижению коленчатым валом ХД заданной температуры, циркуляция масла прекращается. В случае, если температура окружающего воздуха опускается на столько, что работы одних только электронагревательных элементов недостаточно для подогрева масла, в работу системы термостатирования включается ПЖД 6.
Промышленная осуществимость предлагаемого устройства для облегчения пуска ХД подтверждается тем, что в нем используются известные в аналоге и прототипе узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению, рассмотренному в аналогах и прототипе. В организации-заявителе в 2013 году разработана модель предлагаемого устройства.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 10…15% продуктивность пускового двигателя, путем замены известного в прототипе кинетического способа разогрева масла на его электроразогрев. Кроме того, расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства, за счет предоставления возможности использования системы термостатирования на протяжении длительного времени стоянки, постоянно поддерживая комфортные условия для пуска ХД не влияя на разряд бортовой электрической аккумуляторной батареи; значительном снижении (15…20)% износа подшипников коленчатого вала в момент его пуска после длительной стоянки в условиях низких температур.