АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТАНКА
AUTOMATED SYSTEM FOR REGULATING TEMPERATURE MODE OF A TANK POWER PLANT

Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением, температурный режим которого регулируется путем изменения оборотов вентилятора прокачивающего через жидкостные радиаторы охлаждающий воздух, а также при помощи механических приводов к жалюзи, которые изменяют объем прокачиваемого через радиаторы охлаждающего воздуха, предотвращая тем самым работу двигателя в режиме перегрева или переохлаждения.
Как известно, в существующих системах жидкостного охлаждения танковых ДВС в основе процесса лежит отвод тепла от цилиндров двигателя при помощи охлаждающей жидкости с последующим охлаждением этой жидкости в радиаторах путем продувки через их соты значительного объема атмосферного воздуха, поток которого создается специальным вентилятором с приводом от основного двигателя танка. Регулирование температурного режима работы ДВС осуществляется механиком-водителем вручную за счет изменения объема пропускаемого через радиаторы воздушного потока путем регулирования оборотов вентилятора (оборотов ДВС), а также путем изменения положения заслонок жалюзи над радиаторами с помощью ручного привода.
Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются «Способ автоматизированного управления системой охлаждения ДВС» и «Автоматизированная система охлаждения дизельной установки многоцелевых гусеничных и колесных машин».
Известный способ автоматизированного управления системой охлаждения ДВС реализуется за счет того, что частота вращения вентилятора изменяется прямо пропорционально изменению температуры охлаждающей жидкости, а также в зависимости от скорости изменения этой температуры. При этом частота вращения вентилятора и водяного насоса принудительно изменяются в зависимости от нагрузки на двигатель (см. патент RU 2513881, МПК В60K 11/02,  опубл. 20.04.2014 г.). При достижении максимального значения температуры охлаждающей жидкости с порогового элемента поступает логический сигнал, который преобразуется в управляющий сигнал для пульсирующего изменения скорости вращения вентилятора и водяного насоса, что позволяет уменьшать температуру охлаждающей жидкости.
Недостатками данного способа регулирования температурного режима ДВС является сложность его конструктивного исполнения, поскольку требуется дополнительно к основному ДВС машины устанавливать электрический двигатель для вращения вентилятора и водяного насоса, что затруднительно реализовать из-за ограниченных размеров силового отделения танка, а электронная система управления электрическим приводом вентилятора и водяного насоса требует специальных щадящих условий, трудно реализуемых в условиях размещения танкового ДВС и обеспечивающих его систем, чем исключается надежная работа электронных устройств и понижается работоспособность системы охлаждения ДВС, в частности, и боевой машины, в целом.
Известно также принятое за прототип устройство для автоматизированного управления температурным режимом ДВС (Лепешинский И.Ю., Чикирев О.И., Варлаков П.М., Маркелов А.С. Автоматизированная система охлаждения дизельной установки многоцелевых гусеничных и колесных машин // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №1).
Отличие принятого прототипа от системы охлаждения существующих танков состоит в том, что рекомендуемый режим температуры охлаждающей жидкости поддерживается автоматически за счет заполнения маслом гидромуфты, размешенной в приводе вентилятора, параллельно гидрообъемной передаче, установленной вместо традиционного механического редуктора привода вентилятора, и работающей в момент превышения рекомендуемого температурного режима охлаждающей жидкости.
Недостатками данного прототипа являются следующие:
для реализации предлагаемого технического решения в существующую конструкцию привода вентилятора системы охлаждения ДВС танка необходимо дополнительно устанавливать специальный гидрообъемный привод с гидронасосом, гидромуфтой, планетарной передачей и автоматизированной системой регулирования, что существенно усложняет конструкцию привода вентилятора и понижает его надежность;
в предлагаемом устройстве отсутствует термостат системы охлаждения и подогрева, что понижает эффективность регулирования температурного режима работы ДВС;
в оцениваемом прототипе отсутствуют устройства для автоматизации процесса управления жалюзи, а также не предусмотрены блокировки от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения и блокировки от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также нет устройств для сигнализации механику-водителю о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.
Следовательно, к недостаткам известных устройств можно отнести как их конструктивную сложность и невысокую надежность в качестве системы охлаждения, так и перегруженность механика-водителя, вынужденного в ручном режиме регулировать температурный режим работы ДВС.
Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков рассмотренного способа и устройства (прототипа), в результате чего разгружается механик-водитель, который исключается из процесса ручного регулирования температурного режима ДВС путем его автоматизации и, следовательно, улучшаются показатели эргономичности машины и безотказности работы ДВС, в том числе повышается безотказность работы ДВС из-за исключения его переохлаждения и перегрева, улучшаются экономические показатели ДВС за счет соблюдения оптимального температурного режима его работы и экономии мощности, затрачиваемой на привод вентилятора, который будет периодически отключаться при установлении температуры охлаждающей жидкости менее 70°С.
Для достижения этой цели предлагаемое устройство решает следующие задачи:
для автоматизации процесса регулирования температурного режима работы ДВС и экономии мощности, отводимой на привод воздушного вентилятора системы охлаждения предлагается установить в конструкцию привода вентилятора планетарную трехступенчатую передачу, которая подключает привод воздушного вентилятора только тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигает 70°С и больше, при этом, обороты вентилятора и отбираемая от ДВС мощность ступенчато увеличиваются в автоматическом режиме по мере роста температуры в системе охлаждения от 70°С и больше;
для автоматизации процесса регулирования температурного режима работы ДВС предлагается установить на входе в водяные радиаторы термостат, который отключает радиаторы при температуре охлаждающей жидкости менее 70°С, кроме того термостат дополнительно используется для отключения радиаторов системы охлаждения на период разогрева и прогрева ДВС, сокращая энергию и время на его разогрев подогревателем и прогрев до рекомендуемой эксплуатационной температуры;
для исключения переохлаждения ДВС предлагается установить на привод управления жалюзи автомат, который будет открывать впускные и выпускные створки только тогда когда включается привод воздушного вентилятора (при достижении температуры в системе охлаждения от 70°С и больше);
кроме того предлагаемое техническое решение имеет блокировку от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости, блокировку от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также устройства для сигнализации механику-водителю о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.
Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются то, что в случае модернизации системы охлаждения и подогрева ДВС танка путем ее автоматизации, во-первых, механик-водитель исключается из процесса регулирования температурного режима работы ДВС за счет автоматизации этого процесса, во-вторых, увеличивается экономичность ДВС за счет обеспечения оптимального температурного режима его работы и сокращения отбираемой от ДВС мощности на привод воздушного вентилятора, в-третьих, сокращается время на разогрев и прогрев ДВС при низких температурах атмосферного воздуха, в-четвертых, понижается поток отказов силовой установки по причине несоблюдения температурного режима работы ДВС и, как следствие, увеличивается безотказность боевой машины, как в мирное, так и в военное время.
Благодаря этим существенным отличиям предлагаемого изобретения устраняются указанные здесь недостатки известного способа автоматизации процесса регулирования температурного режима ДВС, а также такие недостатки принятого прототипа как: необходимость дополнительной установки сложного и ненадежного гидрообъемного привода вентилятора системы охлаждения; отсутствие термостата и привода автоматического регулирования жалюзи. Кроме того система охлаждения и подогрева ДВС танка получает такие новые достоинства, как блокировку от недопустимого понижения уровня охлаждающей жидкости, блокировку от вращения вентилятора при открытой крыше моторно-трансмиссионного отделения, а также оповещение механика-водителя о появлении опасных режимов работы системы охлаждения и подогрева ДВС танка.
Таким образом, заявленное изобретение, благодаря наличию новой совокупности указанных здесь отличительных признаков, подтверждают соответствие предлагаемого технического решения критерию «существенные отличия».
Изобретение поясняется следующими схематическими чертежами: фиг. 1 - схема работы автоматизированной системы охлаждения и подогрева; фиг. 2 - термостат с памятью формы; фиг. 3 - система управления положением жалюзи; фиг. 4 - кинематическая схема привода вентилятора.
Предлагаемая автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка содержит элементы, благодаря которым охлаждающая жидкость водяным насосом 21 (фиг. 1) подается в рубашки цилиндра и головки блоков ДВС, отводя от них тепло, получаемого от горения топлива. Выходя из ДВС танка, нагретая охлаждающая жидкость разветвляется на три потока:
основной - охлаждающая жидкость по трубопроводу поступает в радиатор 18 (фиг. 1), откуда забирается водяным насосом;
второй - охлаждающая жидкость разветвляется по двум направлениям: первое направление - к змеевикам (фиг. 1) позиции 13 и 19 основного маслобака двигателя и бака системы гидроуправления и смазки трансмиссии, а также к обогреваемым полостям маслозакачивающих насосов 9 и к водяному насосу; второе направление - к радиатору 6 (фиг. 1) обогревателя обитаемого отделения, а также к котлу 7 (фиг. 1) подогревателя и его водяному насосу;
третий - охлаждающая жидкость циркулирует по дренажно-компенсационному контуру из головок двигателя и левого водяного радиатора в расширительный бачок 24 (фиг. 1), из которого через пополнительный бачок 23 (фиг. 1) поступает в водяной насос.
Для автоматизированного управления процессами регулирования температурным режимом работы ДВС в предлагаемом техническом решении имеется автомат управления температурным режимом (АУТР на фиг. 1 и 4), который имеет аналого-вычислительный электронный блок управления (контролеры и управляющие электрические устройства), сопряженный с соответствующими датчиками: критического уровня охлаждающей жидкости 8 (фиг. 1), температуры охлаждающей жидкости НОЖ (11 на фиг. 1) или воды (12 на фиг. 1), температуры масла двигателя (27 на фиг. 1) и контрольными лампами: Л1 - лампа сигнализации о понижении уровня охлаждающей жидкости ниже допустимого (фиг. 1); Л2 - лампа сигнализации достижение максимально допустимых температур (для НОЖ не более 105°С, а для воды не более 115°С); Л3 - лампа сигнализации того, что температуры охлаждающей жидкости находится в допустимых пределах 70-90°С; Л4 - лампа сигнализации того, что двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С); Л5 - лампа сигнализации того, что температура масла двигателя находится в допустимых пределах 70-90°С.
Контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется электрическим термометром, приемник которого установлен в трубопроводе, отводящем жидкость из головки дизеля, а измеритель - на щитке контрольных приборов механика-водителя. Кроме того, в трубопроводе установлены датчики критической температуры воды и антифриза. Сигнализация о срабатывании датчиков осуществляется сигнальной лампой Л2 «ОХЛ.ЖИДКОСТЬ/ВЕНТ» (фиг. 1).
Циркуляция воздуха в воздушном тракте системы охлаждения осуществляется вентилятором 16 (фиг. 1). Воздух засасывается вентилятором через входные жалюзи, проходит через масляные и водяные радиаторы и через выходные жалюзи выбрасывается наружу. Интенсивность воздушного потока регулируется положением подвижных створок выходных жалюзи, а также установкой соответствующей передачи в приводе вентилятора.
При работе системы подогрева двигателя подогреватель нагревает жидкость, которая циркулирует через его рубашку. Нагретая жидкость подается насосом через радиатор 6 (фиг. 1) обогревателя по трубопроводам в ДВС, а также в корпуса маслозакачивающих насосов 9 (фиг. 1), в змеевики 13 и 19 (фиг. 1) масляных баков, нагревает их и возвращается в подогреватель.
В предлагаемой автоматизированной системе охлаждения и подогрева конструктивно имеется возможность управлять потоками движения охлаждающей жидкость в режиме охлаждения или разогрева (прогрева), для того чтобы сократить время на разогрев и прогрев двигателя. В этих целях на входе в радиаторы 18 (фиг. 1) установлен термостат 14 (фиг. 1) который перекрывает поток жидкости через радиаторы 18 (фиг. 1) в диапазоне от минусовых температур и до плюс 70°С.
Термостат 14 (фиг. 1) имеет в качестве автоматизированного исполнительного механизма пружину из материала с эффектом памяти (геометрические размеры и пространственное положение этой пружины зависят от состава ее материала).
На чертеже (фиг. 2) представлен термостат в разрезе, состоящий из корпуса 1, поворотной заслонки 2, термочувствительного элемента из материала с эффектом памяти формы 3 и упругого возвратного элемента 4. Корпус термостата имеет входное отверстие Π и одно выходное В. Входное отверстие имеют седла, выполненные под углом друг к другу так, чтобы заслонка 2 при повороте вокруг оси 5 плотно перекрывала входное отверстие П.
Термостат работает следующим образом. При запуске ДВС танка температура охлаждающей жидкости всегда будет ниже оптимальной (70-90°С), от чего конструктивно упругий элемент 4, легко деформируя элемент 3, прижимает заслонку 2 к седлу отверстия П, перекрывая поток охлаждающей жидкости из входного отверстия Π к выходному В. Находящаяся в системе охлаждения жидкость имеет возможность протекать только по малому кругу минуя основные радиаторы 18 системы охлаждения (фиг. 1). Такая циркуляция жидкости будет продолжаться до повышения температуры жидкости от 70°С и выше.
По мере повышения температуры охлаждающей жидкости в элементе из материала с эффектом памяти формы 3 (фиг. 2) происходит мартенситная реакция. В результате элемент 3, преодолевая силу упругого элемента 4, поворачивает заслонку 2 вокруг оси 5, открывая входное отверстие П. Через это отверстие охлаждающая жидкость с температурой не ниже 70°С начинает проходить через радиаторы системы охлаждения ДВС 18 (фиг. 1). По мере повышения температуры охлаждающей жидкости заслонка 2 (фиг. 2) будет все больше открываться, увеличивая поток жидкости, проходящей через радиаторы 18 (фиг. 1). При достижении температуры охлаждающей жидкости 90-95°С мартенситная реакция в элементе 3 (фиг. 2) позволяет повернуть заслонку 2 до полного открытия проходного сечения Π (заслонка прижимается к седлу обратной стороной), обеспечивая максимальный поток жидкости, направляемой для охлаждения в радиаторы системы охлаждения 18 (рис. фиг. 1).
При снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 90°С в элементе 3 (фиг. 2) происходит обратное мартенситное превращение, что позволяет возвратному упругому элементу 4 преодолеть сопротивление элемента 3 и повернуть заслонку 2 в сторону отверстия П, прикрывая проходное сечение в сторону выхода В. При достижении температуры жидкости 70°С и ниже проходное сечение закрывается полностью и охлаждающая жидкость перестает поступать в радиаторы 18 (фиг. 1) для ее охлаждения.
Имеющиеся в танке входные и выходные жалюзи (фиг. 3) предназначены для поддержания необходимого температурного режима ДВС танка за счет регулировки количества охлаждающего воздуха, засасываемого вентилятором через радиаторы (выходные жалюзи), а также для защиты агрегатов моторно-трансмиссионного отделения от боевых повреждений (входные и выходные жалюзи).
Жалюзи используются при низкой температуре охлаждающей жидкости после запуска и малой нагрузке двигателя, а также при низких температурах окружающей среды. Время прогрева двигателя при закрытых жалюзи сокращается, температура жидкости возрастает. При достижении температуры в системе охлаждения заданного значения жалюзи открываются, увеличивая массовый расход воздуха через радиатор.
Входные жалюзи вмонтированы в крышу над трансмиссией и состоят из неподвижных верхних 15 (фиг. 3) и нижних 13 створок. Выходные жалюзи вмонтированы в балку, расположенную в задней части съемной крыши над силовой установкой. Они состоят из двух подвижных 17 и двух неподвижных 16 створок, разделенных тремя поперечными ребрами. Положение подвижных створок выходных жалюзи устанавливается приводом жалюзи. Для исключения случаев попадания посторонних предметов в силовое отделение над входными и выходными жалюзи расположены защитные сетки.
Привод жалюзи состоит из кулисы 1 (фиг. 3) привода с рычагом, пружины 3, механизма 4 привода жалюзи, стяжного болта 5, вилок 8, поводков 9, 18, двуплечих рычагов 12 и 19, валика 20 и тяг 2, 7, 10, 11, 14. Рычаг кулисы привода жалюзи имеет несколько фиксированных положений. Из фиксированного положения рычаг выводится нажатием на рукоятку сверху. При перемещении механиком-водителем рычага кулисы привода жалюзи в сторону кормы происходит закрывание створок выходных жалюзи.
В предлагаемой автоматизированной системе охлаждения и подогрева конструктивно имеется возможность в автоматическом режиме (без участия механика-водителя) управлять положением жалюзи, регулируя, тем самым, количество воздуха, подаваемого для охлаждения радиаторов 18 (фиг. 1) системы охлаждения и подогрева.
Для реализации данной функции ручной привод жалюзи имеет электропривод 22 (фиг. 3), который управляется специальным автоматом управления температурным режимом двигателя танка (фиг. 1 и 4, АУТР).
В автоматическом режиме жалюзи имеют положение, либо «закрыто», либо «открыто». Положение «закрыто» реализуется при температурах охлаждающей жидкости менее 70°С, а при температурах больше 70°С автомат АУТР переключает жалюзи в положение «открыто», обеспечивая максимальный поток охлаждающего воздуха через основные радиаторы 18 (фиг. 1).
Предлагаемое устройство для автоматизации процесса управления положением жалюзи позволяет при необходимости и механику-водителю управлять этим приводом вручную. Модернизация привода управления положением жалюзи не вносит изменения в конструкцию привода, предусмотренную для экстренного закрытия створок жалюзи в случае применения оружия массового поражения, сохраняя эту функцию.
nomin
nomin
Предлагаемая автоматизированная система охлаждения и подогрева танка имеет оригинальный привод передачи крутящего момента на воздушный вентилятор 13 (фиг. 4). Данный привод позволяет ступенчато регулировать обороты вентилятора в режимах «0», 1/2 от номинальных оборотов N и номинальные (максимальные) обороты N вентилятора.
Постоянное вращение вентилятора может привести к переохлаждению двигателя, как следствие - к снижению его мощностных и экономических показателей. Отключение вентилятора является эффективным и экономически целесообразным способом снижения расхода воздуха через радиатор в период прогрева двигателя и при его работе на частичных нагрузочных режимах.
Конструктивно автоматизированный привод вентилятора имеет следующие элементы (фиг. 4): 1 - входной редуктор (гитара); 2 - эпицикл планетарной передачи вентилятора; 3 - сателлит планетарной передачи вентилятора; 4 - солнечная шестерня планетарной передачи вентилятора; 5
2
1
- водило планетарной передачи вентилятора; 6 - блокировочный фрикцион Ф, 7 - остановочный фрикцион (тормоз) Τ; 8 - датчик положения крыши над моторно-трансмиссионным отделением (открыто-закрыто); 9 - правая БКП; 10 - механизм распределения правой БКП; 11 - золотниковая коробка управления планетарной передачей вентилятора; 12 - коническая передача привода вентилятора; 13 - воздушный вентилятор; 14 - левая БКП; 15 - нагнетающий насос правой БКП; 16 - стартер-генератор; 17 - основной двигатель танка.
Работает автоматизированный привод вентилятора следующим образом:
а) когда температура охлаждающей жидкости меньше 70°С, то вентилятор не вращается и не прокачивает воздух через радиаторы системы охлаждения и подогрева (охлаждение жидкости не осуществляется). В этом режиме блокировочный фрикцион 6 (фиг. 4) не включен, равно как не включен остановочный фрикцион 7, а следовательно, планетарный ряд не работает и не передает крутящий момент на вентилятор (скорость вращения нулевая);
б) когда температура охлаждающей жидкости находится в пределах 70-90°С, то включается пониженная передача. При этом остановочный фрикцион 7 включен, а, следовательно, остановлена эпициклическая шестерня 2 (фиг. 4), солнечная шестерня приводит во вращение сателлиты, которые обегают неподвижную эпициклическую шестерню и увлекают за собой водило, которое передает крутящий момент на конический редуктор 12 и на вентилятор 13. В таком режиме скорость вращения водила (ведомого вала) планетарного редуктора меньше, чем скорость вращения солнечной шестерни (ведущего вала), т.е. планетарный редуктор понижает обороты вентилятора;
в) когда температура охлаждающей жидкости повышается до 90°С и выше планетарная передача блокируется и в этом случае увеличиваются обороты вентилятора (прямая передача). Для блокировки планетарной передачи включается блокировочный фрикцион 6 (фиг. 1) и выключается тормоз 7.
Управление состоянием фрикционов 6 и 7 планетарной передачи осуществляется гидравлически при помощи золотниковой коробки 11 и АУТР (фиг. 1 и 4). Золотниковая коробка 11 при помощи трубопроводов подключена к нагнетающему насосу 15 системы гидроуправления бортовыми коробками передач.
Автоматизированный привод вентилятора имеет блокировку для выключения вентилятора, когда крыша над моторно-трансмиссионным отделением открыта для обслуживания или ремонта машины. При этом датчик 8 (фиг. 4) подает на АУТР сигнал о подъеме крыши, который обрабатывается и виде управляющего воздействия и отключает планетарную передачу вентилятора (оба фрикциона 6 и 7 выключены).
Предлагаемая автоматизированная система регулирования температурного режима силовой установки танка работает в трех взаимосвязанных режимах: разогрев двигателя подогревателем; прогрев двигателя после запуска; эксплуатационный режим работы двигателя.
А. Разогрев двигателя танка подогревателем
Разогрев ДВС производится штатным подогревателем путем нагрева жидкости в системе охлаждения и подогрева, которая омывает детали двигателя. При работе подогревателя охлаждающая жидкость и масло в системе смазки двигателя и БКП нагревается на первом этапе до 70°С по охлаждающей жидкости и до 55°С по маслу в двигателе, при этом, автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:
- воздушный вентилятор (16 на фиг. 1) отключен (не вращается), поэтому не прогоняет воздух через радиаторы 18 (сокращается время разогрева двигателя);
- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) закрыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение не охлаждается (сокращается время для разогрева двигателя);
- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы 18 закрыт, поэтому охлаждающая жидкость в радиаторах не нагревается (сокращается время на разогрев двигателя);
- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом);
- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается и горит зеленым цветом при температуре охлаждающей жидкости 70-90°С;
- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она функционирует только при работающем двигателе;
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается зеленым цветом и горит при достижении температуры масла в системе смазки двигателя от 55°С и выше.
При дальнейшей работе подогревателя охлаждающая жидкость и масло в системе смазки двигателя и БКП продолжают нагреваться и при достижении температуры охлаждающей жидкости до 90°С, а масла в двигателе 55°С и более, автоматизированная система управления температурным режимом работает в таком же режиме, за исключением:
- загорается зеленым цветом лампа Л3 (фиг. 1), сигнализируя о том, что температура охлаждающей жидкости находится в диапазоне 70-90°С, позволяющем запускать двигатель;
- загорается зеленым цветом лампа Л5 (фиг. 1), сигнализируя о том, что температура масла двигателя находится в диапазоне (55°С и более), позволяющем запускать двигатель.
Б. Пуск и прогрев двигателя танка
После разогрева ДВС танка подогревателем осуществляется его пуск предусмотренными для этого способами. После того как двигатель запустился механик-водитель устанавливает обороты холостого хода. После пуска двигателя температура охлаждающей жидкости и масла становятся ниже (падают) допустимых для движения танка значений, поэтому механик-водитель приступает к прогреву двигателя на холостых оборотах без движения машины (на месте). Первоначально охлаждающая жидкость прогревается до 55°С, а масло двигателя до 30°С. При этом автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:
- воздушный вентилятор 16 (фиг. 1) отключен (не вращается), поэтому не прогоняет воздух через радиаторы 18 на фиг. 1 (сокращается время прогрева двигателя);
- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) закрыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение не охлаждается (сокращается время для прогрева двигателя);
- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы закрыт, поэтому охлаждающая жидкость в радиаторах 18 (фиг. 1) не нагревается (сокращается время на прогрев двигателя);
- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров 22 на фиг. 1 не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом, разогрев прекращается, двигатель необходимо заглушить);
- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается и горит зеленым цветом только при достижении температуры охлаждающей жидкости 70-90°С;
- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только в случае, если двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С), что может привести к осмолению двигателя;
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) не горит, потому что она загорается зеленым цветом и горит при достижении температуры масла в системе смазки двигателя от 55°С и выше.
При достижении температуры охлаждающей жидкости 55°С и более, а температуры масло двигателя 30°С и более можно начинать движение танка на пониженных передачах для дальнейшего прогрева двигателя до температуры охлаждающей жидкости 65°С и более. После этого разрешается эксплуатировать машину с полной нагрузкой на всех передачах, при этом, температура охлаждающей жидкости должна увеличиться и находиться в пределах 70-90°С.
Однако, если температура охлаждающей жидкости длительное время (больше 30 минут) не будет повышаться более 65°С, то это недопустимый режим работы двигателя (возможно осмоление), о чем предупреждается механик-водитель сигнальной лампой Л5 на фиг. 1 (загорается красным цветом). В этой ситуации механик-водитель должен перейти на пониженную передачу и дополнительно прогреть двигатель.
В. Эксплуатационный режим работы двигателя танка
После прогрева двигателя танк можно использовать по назначению на всех эксплуатационных режимах, при этом температура охлаждающей жидкости должна быть в пределах 70-90°С (кратковременно допускается повышение температуры до 105°С для НОЖ и до 115°С для воды). При соблюдении температурного режима по охлаждающей жидкости 70-90°С автоматизированная система управления температурным режимом работает следующим образом:
- воздушный вентилятор 16 (фиг. 1) включен (пониженная передача - 1/2 от максимальной прямой передачи), следовательно, вентилятор прогоняет воздух через радиаторы 18 (фиг. 1) и, тем самым, отводит излишествующее тепло от охлаждающей жидкости в атмосферу;
- входные и выходные жалюзи (13, 15, 17, 18 на фиг. 3) открыты, поэтому моторно-трансмиссионное отделение и радиаторы охлаждаются;
- термостат 14 (фиг. 1) на входе в радиаторы 18 (фиг. 1) открыт, чем обеспечивается протекание охлаждающей жидкости через радиаторы для отвода излишествующего тепла в атмосферу. При этом, количество пропускаемой жидкости зависит от ее температуры, чем больше температура, тем больше открывается створка термостата 14 на фиг. 1 (створка начинает открываться при температуре 70°С, а максимально открывается при достижении температуры 90°С и выше). Этим свойством термостата 14 обеспечивается поддержание рекомендуемого для нормальной работы двигателя температурного режима 70-90°С;
- если уровень охлаждающей жидкости нормальный (головки блока цилиндров не «оголены»), лампочка критического уровня Л1 (фиг. 1) не горит (если уровень меньше - то Л1 горит красным цветом, то эксплуатация двигателя прекращается, его необходимо заглушить);
- сигнальная лампочка критической температуры Л2 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только при достижении недопустимой критической температуры больше 105°С (для НОЖ) и 115°С (для воды);
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л3 (фиг. 1) горит зеленым цветом, сигнализируя механику-водителю о том, что температура охлаждающей жидкости находится в допустимых пределах 70-90°С;
- сигнальная лампочка Л4 (фиг. 1) не горит, поскольку она загорается красным цветом только в случае, если двигатель эксплуатируется более 30 минут при низкой температуре охлаждающей жидкости (менее 65°С), что может привести к осмолению двигателя;
- сигнальная лампочка нормальной температуры Л5 (фиг. 1) горит зеленым цветом, сигнализируя механику-водителю, что температуры масла двигателя находится в допустимых пределах 70-90°С.
В случае, если температура охлаждающей жидкости достигла 90°С и выше, то необходимо увеличить темп отвода тепла от радиаторов 18 (фиг. 1) за счет повышения оборотов воздушного вентилятора 16 (фиг. 1). В этом случае автоматизированная система управления температурным режимом ДВС танка переводит планетарную передачу привода вентилятора во второе положение, включая тем самым прямую (повышенную) передачу (обороты вентилятора увеличиваются в два раза).
Если температура охлаждающей жидкости достигла максимально допустимых значений (для НОЖ не более 105°С, а для воды не более 115°С), то загорается красным цветом лампа Л2 (фиг.1), сигнализируя механику-водителю о недопустимом температурном режиме работы двигателя (механик-водитель обязан принять меры для экстренного понижения температуры охлаждающей жидкости).
Г. Аварийные режимы работы автоматизированной системы управления температурным режимом двигателя танка
В процессе эксплуатации двигателя возможны утечки охлаждающей жидкости, включая усиленное испарение через паровоздушный клапан, что может привести к перегреву двигателя с потерей его работоспособности. Чтобы избежать такой ситуации предусмотрен датчик критического уровня охлаждающей жидкости 8 (фиг. 1), который автоматически подает в АУТР (фиг. 1) сигнал о появлении аварийной ситуации, при этом лампа Л1 (фиг. 1) загорается красным цветом, предупреждая механика-водителя об опасности, после чего он обязан заглушить двигатель и восстановить нормальный уровень охлаждающей жидкости.
Во время эксплуатации танка возможны ситуации, когда при работающем двигателе приходится открывать крышу над моторно-трансмиссионном отделением для контроля технического состояния или обслуживания соответствующих агрегатов и систем. При таком положении крыши может вращаться воздушный вентилятор 16 (фиг. 1), что создает условия для травмирования членов экипажа. Следовательно, при открытой крыше и работающем двигателе вентилятор должен быть выключен независимо от температуры охлаждающей жидкости. Эту функцию выполняет датчик-концевик 8 (фиг. 4), который подает соответствующий сигнал в АУТР (фиг. 1 и 4), отключая тем самым планетарную передачу привода вентилятора (вентилятор останавливается).
По сравнению с известными системами охлаждения и подогрева предлагаемая система позволяет улучшить регулирование теплового состояния ДВС танка, исключить механика-водителя из процесса регулирования температурного режима работы ДВС за счет автоматизации этого процесса, увеличить экономичность ДВС за счет обеспечения оптимального температурного режима его работы и частичного сокращения отбираемой от ДВС мощности на привод воздушного вентилятора, сократить время на разогрев и прогрев ДВС, понизить поток отказов силовой установки по причине несоблюдения температурного режима работы ДВС и, как следствие, увеличить безотказность боевой машины как в мирное, так и в военное время.
Промышленная применяемость предлагаемого изобретения обеспечивается за счет использования известных и широко применяемых в промышленности составных частей силовых установок и других устройств на военной технике.