УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПУСКОВОГО ПОДОГРЕВА КАРТЕРНОГО МАСЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания и предназначена для предпускового подогрева масла.
Известно устройство для предпускового подогрева моторного масла двигателей внутреннего сгорания, содержащее заключенный в маслосливную пробку поддона электронагревательный элемент и термореле, управляющее исполнительным механизмом в виде контактов и световой сигнализацией (SU 259554, опубл. 01.01.1970).
Недостатком известного устройства является наличие у терморегулятора электрических контактов, которые имеют низкую надежность и ограниченный срок службы, при использовании ТЭНа (трубчатого нагревательного элемента) создается температурная и вязкостная неравномерность прогрева масла.
Известно устройство подогрева топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее топливозаборный патрубок, фильтры, топливный бак и саморегулируемые нагревательные полупроводниковые элементы (позисторы), один из которых установлен на топливозаборном патрубке, а другие на фильтрах (патент RU 2093373, кл. B60K 15/077, 1996 г.).
Недостатком известного устройства является низкая его эффективность из-за неполного отбора тепла от саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов (позисторов) при размещении их на внешней стороне корпуса. Кроме того, при его использовании для прогрева масла будет создаваться высокая температурная и вязкостная неравномерность прогрева.
Наиболее близким аналогом является устройство для предпускового подогрева масла двигателей внутреннего сгорания (патент RU №2136905, кл. F01M 5/02, опубл. 10.09.1999 г.) содержащее смонтированный в пробке сливного отверстия поддона картера электронагреватель, центральный изолированный потенциальный электрод которого связан с продольным радиатором, помещенным в масло, а электрически - через коммутатор с источником питания, преимущественно аккумуляторной батареей. Радиатор выполнен в виде продольно, диаметрально разрезанного оребренного цилиндрического стержня, части которого жестко связаны между собой через размещенные между ними нагревательные элементы, а поддон картера заключен в термостатированный кожух с воздушным зазором.
Однако, это устройство характеризуется следующими недостатками. Большая тепловая инерция из-за наличия массивных металлических конструкций в зоне подогрева (магистрали, маслозаборник с сеткой), которые длительно нагреваются конвективным теплом, поглощая его при работающем масляном насосе, что снижает эффективность нагрева и затрудняет смазку ДВС на пусковых режимах при низких отрицательных температурах.
В случае перегорания нагревательного элемента устройство нагрева неремонтопригодно и обладает низкой функциональной надежностью в процессе эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято в качестве прототипа, является устройство для облегчения электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания (патент RU №2140546, кл. F01M 5/02, F02N 11/08 опубл. 27.10.1999 г.) содержащее, расположенное внутри картера и установленное на его стенке нагревательное средство, связанное с источником питания и включающее корпус, нагревательное средство, содержащее саморегулируемые нагревательные полупроводниковые элементы, пружинный контакт для связи с источником питания с выступающими участками и пластинчатый изолятор, корпус выполнен в виде металлической пластины, одна поверхность которой непосредственно примыкает к внутренней поверхности стенки картера, а на противоположной ее поверхности выполнены углубления для размещения в них саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов, при этом пластинчатый изолятор установлен на пружинном контакте с обеспечением возможности регулируемого поджатия его выступающих участков к саморегулируемым нагревательным полупроводниковым элементам. Устройство обеспечивает запуск при низких температурах окружающей среды, исключая масляное голодание двигателя.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов из-за малой односторонней теплоотдачи от них. Устройство не обеспечивает равномерности прогрева масла ввиду невозможности организации его нормальной циркуляции. В случае перегорания нагревательного элемента устройство нагрева неремонтопригодно и обладает низкой функциональной надежностью в процессе эксплуатации.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание устройства предпускового подогрева картерного масла ДВС с высокой функциональной надежностью, пожаро- и взрывобезопасностью. Это позволит снизить температурную и вязкостную неравномерность разогреваемого масла и повысить эффективность использования нагревательных элементов, выполненных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, за счет увеличения поверхности теплоотдачи.
Технический результат достигается тем, что устройство для предпускового подогрева картерного масла двигателя внутреннего сгорания, содержащее картер и установленное на его стенке нагревательное средство, связанное с источником питания и включающее корпус, а нагревательные элементы подогрева масла картера выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на внешних боковых образующих цилиндрических углублений днища поддона картера высотой не менее 5 диаметров, с децентрализовано расположенными нагревательными элементами.
Применение электронагревателей, изготовленных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, коаксиально размещенными на внешних боковых образующих цилиндрических углублений высотой не менее 5 диаметров, выполненных в днище поддона картера. Это обеспечивает более эффективный прогрев масла в картере двигателя, при этом масло, нагреваемое в цилиндрических углублениях поддона, благодаря большей поверхности контакта с нагревательными элементами, прогревается быстрее. Максимальная температура электронагревателя, выполненного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра не превышает 180°С, а в случае перегорания лавсановая нить оплавляется, но не возгорается, что повышает пожаро- и взрывобезопасность.
Другим преимуществом предлагаемой полезной модели устройства для предпускового подогрева картерного масла ДВС является постоянное перемешивание (барботаж) масла в картере двигателя без принудительной его прокачки электрическим насосом, работающим от бортовой сети автомобиля.
Для улучшения прогрева масла нагревательные элементы могут подключаться ступенчато и группами, в зависимости от температуры окружающей среды, что существенно снижает затраты энергии на нагрев масла в картере ДВС до заданной температуры и позволяет максимально использовать тепловую энергию электронагревателей для нагрева именно масла в картере двигателя, т.е. повысить КПД теплообменника.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.
Сущность изобретения поясняется на чертеже фиг.1, на фиг. 2 изображен поперечный разрез В-В, на фиг. 3 изображен продольный разрез А-А.
Устройство для предпускового подогрева картерного масла ДВС находится с внешней стороны поддона 1 картера, а нагревательные элементы 2 выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на внешних боковых образующих цилиндрических углублений 3, выполненных в днище поддона 1 картера, имеющих высоту не менее 5 диаметров цилиндрических углублений 3, нагревательные элементы 2 расположены децентрализовано, т.е. со смещением, что позволяет подключать их ступенчато и группами.
На внешней стороне цилиндрических углублений 3 закреплен нагревательный элемент 2 образованный намоткой лавсановой нити с резистивным напылением серебра. Подключение источника питания к нагревательному элементу 2 осуществляется через изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны). Таким образом, каждая из клемм изолирована от "массы" и не зависит одна от другой, т.е. каждый блок (группа) нагревательных элементов получает электропитание только через свою, предназначенную только для него клемму, не зависимую от клеммы другого нагревательного элемента.
С наружной поверхности нагревательные элементы 2 закрыты термоизоляционным кожухом 4, который жестко прикреплен с помощью болтов к обечайке поддона 1 картера, выполнен из плотного материала и покрыт изнутри теплоизолятором (на рисунке не показано).
Устройство для предпускового подогрева картерного масла двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
При подаче напряжения на изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны) электрический ток проходит через лавсановые нити с резистивным напылением серебра и они нагреваются до расчетной температуры, тем самым нагревательный элемент выделяет тепло для нагрева масла в цилиндрических углублениях 3 поддона 1.
Здесь масло нагревается и под действием гравитационных сил выбрасывается из цилиндрического углубления 3, вновь поступающее холодное масло опускается в углубление 3, где нагревается и поднимается вверх, так повторяется цикл нагрева масла. Подогретое в цилиндрических углублениях 3 нагревательным элементом 2 масло порциями поступает в поддон 1 картера, обеспечивая поддержание постоянной температуры масла.
Децентрализованное размещение нагревательных элементов 2 по всему сечению под дона 1 снижает до минимума температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла. При этом каждый нагревательный элемент 2 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 цилиндрических углублений 3 в днище картера 1 увеличивается эффективность их использования за счет увеличения площади тепловоспринимающей поверхности.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла и повысить эффективность использования нагревательных элементов 2 за счет эффективной теплоотдачи от них и увеличения теплообменной поверхности.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что применение теплообменного аппарата такой конструкции картера позволяет сократить его геометрические размеры, обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и соответственно повысить коэффициент полезного действия предпускового подогрева картерного масла ДВС.
Повышение кпд устройства для предпускового подогрева картерного масла ДВС достигается тем, что в конструкции теплообменника для создания компактной поверхности теплообмена применены дополнительные вторичные поверхности дна картера двигателя, что позволяет существенно увеличить площадь соприкосновения масла с нагревательными элементами 2, обеспечивая более быстрое нагревание масла в картере, с интенсивным его перемешиванием, что сокращает время подготовки двигателя к пуску. Достигается более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами 2, улучшаются экономические и экологические характеристики предпускового подогрева двигателя в целом.
Технический результат: быстрый и надежный пуск, как предпускового подогревателя, так и самого двигателя, а также более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами, повышается коэффициент полезного действия предпускового подогрева картерного масла ДВС.