СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА МОТОРНОГО МАСЛА ДИЗЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в локомотивных энергетических установках, в частности в смазочных системах дизелей тепловозов.
В ходе всестороннего анализа теплотехнического состояния дизелей тепловозов выявлено, что значения тепловых параметров дизелей тепловозов в процессе их работы ниже рекомендуемых инструкцией по эксплуатации на 15-20°С, следовательно, имеются существенные резервы снижения расхода топлива за счет повышения температуры моторного масла. Известно, что при снижении температуры моторного масла происходит увеличение потерь мощности на трение и снижение механического КПД.
Известна система, обеспечивающая повышение энергетической эффективности средств, предназначенных для стабилизации теплофизического состояния топлива и моторного масла в зимнее и летнее время. [Патент РФ №2398126. МПК F02M 31/125 Опубликовано 27.08.2010. Система терморегулирования топлива и моторного масла в двигателях внутреннего сгорания/ Калинин В.Ф., Щегольков А.В.].
Недостатком такой системы являются: превышение температуры теплоносителей, отсутствие системы поддержания температурного режима.
Наиболее близким техническим решением является масляная система, используемая на тепловозах серии 2ТЭ116, в которой регулирование температуры масла осуществляется с помощью терморегулятора, с помощью которого происходит перераспределение моторного масла в зависимости от температуры между теплообменником и системой дизеля. [Дорофеев М.В. Тепловозные дизели семейства Д49. Конструкция, техническое обслуживание, ремонт: учеб. пособие. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2016. - 380 с.]
Недостатками такой системы являются отсутствие системы поддержания температурного режима, вследствие чего, температура моторного масла ниже рекомендуемых инструкции по эксплуатации, что сказывается на увеличении потерь мощности на трение и снижение механического КПД дизеля тепловоза.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является уменьшение механических потерь на трение за счет поддержания более рационального температурного режима и вязкости моторного масла, за счет чего достигается увеличение КПД дизеля тепловоза.
Технический результат достигается тем, что система поддержания температурного режима моторного масла дизелей тепловозов дополнительно содержит термоэлектрический модуль на поддоне картера дизеля, а именно перед заборной трубкой, термоэлектрические модули на корпусе теплообменника и теплового аккумулятора, термоэлектрические модули на корпусе фильтров тонкой и грубой очистки моторного масла, имеющие связь с контроллером через блоком управления, а также датчики температуры моторного масла на входе и выходе дизеля и датчик температуры моторного масла в поддоне картера дизеля, также имеющие связь с контроллером через аналого-цифровой преобразователь.
Введение в систему термоэлектрических модулей позволяет поддерживать необходимый температурный режим и необходимый уровень вязкости моторного масла.
Введение в систему температурных датчиков в поддоне картера дизеля, на выходе и входе дизеля позволяет контролировать температурный режим моторного масла.
Введение в систему аналого-цифрового преобразователя позволяет оцифровать полученные результаты с датчиков температуры.
Введение в систему блока управления позволяет управлять термоэлектрическими модулями.
Введение в систему контроллера позволяет отслеживать температурный режим с помощью аналого-цифрового преобразователя, также, в зависимости от полученных данных, поддерживать температурный режим моторного масла через блок управления.
На фиг.1 представлен пример осуществления системы поддержания температурного режима моторного масла.
Система содержит контроллер 1; аналого-цифровой преобразователь 2; блок управления 3; фильтр грубой очистки масла 4; гидромуфту 5; маслопрокачивающий агрегат 6; турбокомпрессор 7; главный масляный насос 8; теплообменник дизеля 9; фильтр тонкой очистки масла 10; центробежный фильтр 11; тепловой аккумулятор 12; дизель 13; поддон 14 картера дизеля; термоэлектрический модуль 15 на корпусе картера дизеля; термоэлектрический модуль 16 на корпусе теплового аккумулятора фазового перехода; термоэлектрический модуль 17 на корпусе фильтра тонкой очистки масла; термоэлектрический модуль 18 на корпусе теплообменника дизеля; термоэлектрический модуль 19 на корпусе фильтра грубой очистки масла; температурный датчик 20 в поддоне картере дизеля; температурный датчик 21 на входе в дизель; температурный датчик 22 на выходе из дизеля.
Система поддержания температурного режима моторного масла дизелей тепловозов работает следующим образом.
В процессе работы дизеля 13 тепловоза, моторное масло, находящиеся в поддоне 14 картера дизеля, засасывается главным масляным насосом 8, затем перекачивается в фильтр грубой очистки масла 4. После первого этапа очистки масло попадает в фильтр тонкой очистки 10, но при этом часть масла также отводится на очистку в центробежном фильтре 11, после очистки в центробежном фильтре масло сливается в поддон 14 картера дизеля. Основная часть масла, пройдя очистку в фильтре тонкой очистки масла 10, направляется по трубопроводу в теплообменник дизеля 9. После теплообменника основная его часть по трубопроводу поступает к турбокомпрессору 7, подводя моторное масло к подшипникам турбокомпрессора. После турбокомпрессора масло попадает в масляный канал блока цилиндров, откуда распределяется на смазку вкладышей. Также по масляной трубе перед входом к турбокомпрессору масло подводится к гидромуфте 5 вентилятора холодильника. Слив масла из гидромуфты происходит по трубопроводу в поддон 14 картера дизеля. Перед пуском масло прокачивают маслопрокачиващим агрегатом 6. На поддоне 14 картера дизеля, фильтра грубой очистки масла 4, фильтра тонкой очистки масла 10, теплового аккумулятора 12, теплообменника дизеля 9 размещены секции из термоэлектрических модулей, связанные с блоком управления 3, предназначенные для управления работой системы.
При этом все датчики температуры подсоединены к аналого-цифровому преобразователю для управления работой системы смазки в зависимости от показаний температуры моторного масла от датчиков температуры на входе 21 и выходе 22 дизеля, датчика температуры моторного масла 20 в поддоне картера дизеля за счет одновременного или раздельного подключения секторов и регулирования их температуры, а также преобразования электрического тока, поступающего с термоэлектрических модулей 15, 16, 17, 18, 19.
Все термоэлектрические модули подключаются к блоку управления 3, который соединен с контроллером 1, а контроллер через аналого-цифровой преобразователь 2 подключен к датчикам температуры моторного масла 20, 21, 22, сигналы от которых поступают в аналого-цифровой преобразователь 2, который преобразует полученные показания и передает их в контроллер 1, в свою очередь, контроллер 1 через блок управления 3 задает значение мощности электропитания на термоэлектрических модулях.
После остановки дизеля питание системы осуществляется от штатной аккумуляторной батареи (на чертеже не показана). Работающая система обеспечивает поддержание требуемой температуры моторного масла в поддоне 14 картера дизеля с помощью теплового аккумулятора 12 и термоэлектрических модулей 15, 16, 17, 18, 19. Если температура моторного масла в поддоне 14 картера дизеля тепловоза достигает установленного значения, прописанного в блоке управления 3, в зависимости от температуры окружающей среды, то блок управления 3 выдает команду на отключение термоэлектрических модулей и нагрев временно прекращается. При понижении температуры моторного масла в поддоне 14 картера дизеля ниже установленной температуры процесс нагрева возобновляется. Датчик температуры моторного масла 20 осуществляет постоянный контроль температуры моторного масла в поддоне 14 картера дизеля, выдавая информацию в блок управления 3. Электрический ток, поступающий в блок управления 3 от термоэлектрических модулей 15, 16, 17, 18, 19 идет на зарядку аккумуляторной батареи (на чертеже не показана) для увеличения времени работы системы и предотвращения полного разряда аккумуляторной батареи.
Тепловой аккумулятор позволяет поддерживать температуру моторного масла не ниже +20°С в течении не менее 24 часов при температуре окружающей среды до - 30°С для облегчения повторного запуска.
Термоэлектрические модули представляют из себя элементы, работа которых основана на эффекте Зеебека. При нагревании одной стороны (горячая сторона) термоэлектрического модуля, непосредственно соприкасающейся с поверхностью поддона 14 картера дизеля, фильтра грубой очистки масла 4, фильтра тонкой очистки масла 10, теплового аккумулятора 12, теплообменника дизеля 9 и охлаждении другой стороны (холодная сторона), имеющей температуру окружающей среды, модулями вырабатывается электрический ток, который идет на зарядку аккумуляторной батареи (на чертеже не показана).
Система поддержания температурного режима моторного масла дизелей тепловозов функционирует как в процессе эксплуатации, так и в режиме ожидания с выключенным двигателем. В ходе рабочего процесса (12 часовой рабочей смены) термоэлектрические модули вырабатывают достаточный заряд для заряда аккумуляторной батареи.
Предложенная система поддержания температурного режима моторного масла позволяет уменьшить механические потери на трения за счет поддержания более рационального температурного режима и вязкости масла, за счет чего достигается увеличение КПД дизеля тепловоза.