УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА МАСЛЯНОГО ФИЛЬТРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам электрического резистивного нагрева, в частности, нагрева масляного фильтра двигателя внутреннего сгорания автомобиля перед запуском двигателя, преимущественно в условиях низких температур.
Известен электронагреватель моторного масла двигателей внутреннего сгорания (Патент RU №2088767, МПК F01M 5/02, F02N 17/04, опубликован 27.08.1996 г.), содержащий нагревающий элемент, закрепленный в держателе и соединенный через узел коммутации, расположенный в держателе, с проводом электропитания. Нагревательный элемент выполнен гибким в виде провода с многопроволочными токопроводящими жилами, на оплетку которого уложен сплошной слой углеродных нитей. Жилы на конце провода оголены, провод снабжен цилиндрическим хвостовиком с наконечником из диэлектрического материала, скрепкой, при этом оголенные жилы равномерно ориентированы вдоль поверхности хвостовика, закрыты углеродными нитями и вместе с ними прижаты скрепкой к хвостовику. Провод вместе с оголенными жилами, нитями, хвостовиком и скрепкой заключен в диэлектрическую термостойкую резиновую оболочку, примыкающую вплотную к наконечнику.
Существенный недостаток его состоит в малой эффективности нагрева моторного масла, обусловленной малой поверхностью, передающей тепловой поток к маслу, недостаточная долговечность нагревательных элементов, выполненных из углеродных нитей, подверженных механическим повреждениям, высокая пожароопасность электронагревателя.
Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания (Патент RU №21621, МПК F01M 5/02, опубликован 27.01.2002 г.), содержащее нагревательный элемент, расположенный в корпусе, выполненном с возможностью его установки и фиксации на корпусе фильтра и обеспечивающим изоляцию нагревательного элемента, нагревательный элемент выполнен в виде спирали из нихрома, а корпус выполнен из термостойкого изоляционного материала, преимущественно полимера, при этом корпус с нагревательным элементом выполнен в виде обруча.
Существенный недостаток низкая долговечность нагревательных элементов, выполненных из нихрома, подверженных механическим повреждениям, высокая пожароопасность устройства.
Наиболее близким аналогом является устройство для обогрева масляного фильтра двигателя внутреннего сгорания (Патент RU №25668, МПК Н05В З/58, F01M 5/02, опубликован 10.10.2002 г.), содержащее основание в виде втулки со сквозной прорезью вдоль оси, выполненной из эластичного теплостойкого материала, электрический нагревательный элемент, средство подключения нагревательного элемента к источнику энергии, средство крепления втулки на наружной поверхности масляного фильтра, электрический нагревательный элемент выполнен в виде полосы ткани с волокнами из стекловолокна, в средней части которой нанесен слой пиролитического углерода, а по краям пиролитического слоя расположены гибкие электропроводные контактные элементы, имеющие соединение со средством подключения нагревательного элемента.
Основным недостатком данного технического решения является низкая долговечность нагревательных элементов, сопротивляемость механическим повреждениям, высокая пожароопасность устройства.
Задачей предполагаемой полезной модели является увеличение функционально-эксплуатационной надежности, возможность ступенчатого регулирования подогрева масла в фильтре в зависимости от наружной температуры окружающего воздуха, пожаробезопасность в процессе эксплуатации, повышение эффективности подогрева масла в предпусковой период, снижение трудоемкости технического обслуживания и ремонта, повышение функциональной надежности устройства.
Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что в устройстве для обогрева масляного фильтра двигателя внутреннего сгорания, содержащем основание в виде втулки со сквозной прорезью вдоль оси, выполненной из эластичного теплостойкого материала, средство подключения нагревательного элемента к источнику энергии, средство крепления втулки на наружной поверхности фильтра, электрический нагревательный элемент выполнен в виде гибкого многослойного электрически обогреваемого мата, изготовленного из лавсановых нитей с резистивным напылением, например, оксидов металлов, в состав обогреваемого мата включен отражающий слой, выполненный из алюминиевой пленки путем вакуумного напыления.
Выявленные отличительные признаки в совокупности с известными признаками обеспечивают достижение положительного эффекта, разрушая в результате интенсификации процесса теплообмена между нагревательным элементом и моторным маслом парафины, доводят масло по значению вязкости до такого состояния, когда возможен запуск двигателя при низких отрицательных температурах окружающей среды за более короткое время сравнительно с ближайшим аналогом.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.
Сущность изобретения поясняется на чертежах:
- фиг. 1 - общий вид устройства для обогрева масляного фильтра двигателя внутреннего сгорания;
- фиг. 2. - общий вид электрически обогреваемого мата.
Устройство для обогрева масляного фильтра двигателя внутреннего сгорания находится с внешней стороны (на боковой образующей) фильтра масла, содержит основание в виде втулки 1 из упругого теплостойкого материала, со сквозной прорезью 2 вдоль оси втулки, на внутренней поверхности втулки 1 закреплен гибкий многослойный электрически обогреваемый мат 3, с размещенными децентрализованно в нем нагревающими проводами 4, выполненными из лавсановых нитей с резистивным напылением оксидов металлов.
Источник питания подсоединен к нагревающему проводу 4 через изолированные от "массы" клеммы 5. Таким образом, каждая из клемм изолирована от "массы" и не зависит одна от другой, т.е. каждый блок (группа) нагревающих проводов 4 может получать электропитание только через свою, предназначенную только для него клемму, не зависимую от клеммы другого нагревательного элемента.
С наружной поверхности обогреваемый мат 3 закрыт термоизоляционным кожухом втулки 1, которая жестко закреплена на корпусе фильтра ленточным хомутами 6.
С наружной стороны термоизоляционного кожуха втулки 1 расположены клеммы 5, позволяющий подавать питание на нагревающие провода 4, как от бортовой сети автомобиля, так и от внешней сети 220 V, а также термореле 7, которое регулирует степень нагрева обогреваемого мата 3 в зависимости от температуры окружающей среды.
Электрически обогреваемый мат выполнен из четырех слоев, расположенных в следующей последовательности (сверху вниз) в соответствии с фиг. 2:
- первый слой А - предназначен для интенсивной передачи тепла к фильтру, а также обеспечивает плотное прилегание к внешним боковым образующим фильтра, учитывающий геометрическую форму фильтра, достаточно тонкая часть первого слоя многослойного обогреваемого мата обеспечивает минимальный тепловой зазор;
второй слой Б - слой с размещенными в нем нагревающими проводами 4 (фиг. 1), выполненными из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов), которые могут подключаться ступенчато. Температура нагрева зависит от плотности тока, протекающего по нагревающим проводам 4, которая напрямую связана с величиной электрического напряжения, подводимого к специально формируемым токоподводящим клеммам 5 (фиг. 1). Задавая величину питающего напряжения, можно регулировать тепловыделение нагревающих проводов 4, а значит, и их температуру;
третий слой В - защитный изолирующий слой предназначен для придания жесткости, гибкости, прочности при изгибе и влагостойкости, с малой теплопроводностью и высокой проницаемостью для теплового излучения;
четвертый слой Г - отражающий слой размещен с тыльной стороны обогреваемого мата 3 (фиг. 1). Отражающая поверхность отражающего слоя сопряжена непосредственно с материалом изолирующего слоя, например, путем наложения металлической фольги на изолирующий слой способом вакуумного испарения. Этот слой предназначен для уменьшения теплопередачи тепла от нагревающего провода 4 к втулке 1, выполненной из упругого теплостойкого материала, со сквозной прорезью 2.
Свойства каждого из слоев электрически обогреваемого мата 3 в совокупности позволяют обеспечить заявленный технический результат.
Электрически обогреваемый мат 3 устройства для обогрева масляного фильтра ДВС может быть выполнен в виде неразъемного изделия.
Устройство для обогрева масляного фильтра ДВС работает следующим образом.
При подаче напряжения на изолированные от "массы" клеммы 5 электрический ток проходит через нагревающие провода 4, которые нагреваются до расчетной температуры выделяя тепло, тем самым происходит эффективное выделение тепла для нагрева масла в фильтре ДВС. Если температура обогреваемого мата 3 достигает установленного значения, в зависимости от температуры окружающей среды, то термореле 7 размыкает контакты и нагрев временно прекращается.
Подогретое на боковой поверхности фильтра обогреваемым матом 3 масло порциями поступает в центральную часть фильтра, обеспечивая поддержание постоянной температуры масла.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла и повысить эффективность использования обогреваемых матов 3 за счет эффективной теплоотдачи от них и увеличения теплообменной поверхности.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что применение электрически обогреваемого мата такой конструкции позволяет обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и соответственно повысить коэффициент полезного действия устройства для обогрева масляного фильтра ДВС.
Применение электронагревателя, в виде электрически обогреваемого мата, размещенного на внешней боковой поверхности корпуса фильтра обеспечивает более эффективный прогрев масла в фильтре двигателя, при этом масло, нагреваемое в фильтре, благодаря большей поверхности контакта с нагревательными элементами, прогревается быстрее. Максимальная температура электронагревателя, выполненного в виде электрически обогреваемого мата не превышает 180°С, а в случае перегорания электрического провода в обогреваемом мате, он не возгорается, что повышает пожаро- и взрывобезопасность устройства в целом.
Децентрализованное размещение нагревающих проводов 4 по боковой поверхности фильтра снижает до минимума температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла. При этом каждый виток нагревающего провода 4 обеспечивает изменение температуры масла в своей зоне размещения. Благодаря перемешиванию масла под действием гравитационных сил (теплового напора) вероятность перегрева масла полностью исключается. Кроме того, применение ступенчатого нагрева масла на боковой поверхности фильтра увеличивает эффективность использования тепла, вырабатываемого обогреваемым матом 3 за счет увеличения площади тепловоспринимающей поверхности.
Электрически обогреваемый мат для защиты изготавливается из водо- и морозостойкого материала, обеспечивающего эластичность материала тепловолокна с встроенной системой терморегулирования и термоотключения. Обогревающий мат предусматривает возможность регулирования поступления тепла к фильтру во избежание общего и локального перегревания фильтра. Поверхность обогреваемого мата не должна нагреваться выше плюс 30-40°С.
Обогреваемый мат, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра (оксидов металлов), обладает следующими преимуществами:
- механическая стойкость и «супергибкость» - до 150000 изгибов на точку, можно мять, складывать в любые положения, стирать в стиральной машине;
- изделия успешно прошли испытания при экстремальных условиях;
- быстрая скорость нагрева тепловолокна - 1°С в секунду.
Повышение КПД устройства для обогрева масляного фильтра ДВС достигается тем, что техническое решение позволяет существенно увеличить площадь соприкосновения масла с обогреваемым матом 3, обеспечивая более быстрое нагревание масла в фильтре, с интенсивным его перемешиванием, что сокращает время подготовки двигателя к пуску. Достигается более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревающим проводом 4, улучшаются экономические и экологические характеристики предпускового подогрева фильтра в целом.
Технический результат: быстрый и надежный пуск двигателя, а также более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами, повышается коэффициент полезного действия предпускового подогрева масла в фильтре ДВС.
В зависимости от объемов фильтров моторных масел, имеющих место в различных двигателях внутреннего сгорания, разработанный обогреваемый мат может быть изготовлен с различной длиной нагревающего провода, то есть удовлетворять потребности в нем практически всего парка транспортных средств, а также агрегатов, использующих двигатели внутреннего сгорания при низких температурах.