АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДОГРЕВА И ПОДДЕРЖАНИЯ ПРЕДПУСКОВОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ МНОГООСНОГО СПЕЦИАЛЬНОГО КОЛЕСНОГО ШАССИ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к автономным системам прогрева транспортных средств, и предназначена для автоматического обеспечения заданного температурного режима дизельного двигателя многоосного специального колесного шасси, систем подачи смазки, топливной системы и обеспечения работы электростартерной системы пуска при низкой температуре окружающей среды
Известна автономная автоматическая система подогрева и поддержания предпусковых температурных условий двигателей внутреннего сгорания большой мощности для железнодорожного, водного транспорта и передвижных дизель-электростанций, содержащая два жидкостных подогревателя с электронным управлением, которые подключены к основной магистрали штатной системы охлаждения через четыре дополнительных трубопровода и три обратных клапана, один из которых установлен на участке основной магистрали штатной системы охлаждения, а два других на выходе каждого из жидкостных подогревателей, дополнительный масляный насос, вход которого с помощью дополнительного масляного трубопровода подключен к картеру двигателя, а выход с помощью второго дополнительного масляного трубопровода подключен к головке блока цилиндров двигателя через специально выполненные отверстия к технологическим каналам сброса излишков масла, датчик температуры масла, установленный в нижней точке картера двигателя, два датчика температуры теплоносителя, установленные по одному на выходе каждого жидкостного подогревателя, пульт управления, микропроцессорный контроллер с записанной программой управления, содержащий приемопередающий модуль GSM и подключенный с помощью кабеля к пульту управления, электронным блокам управления подогревателей, к питающим клеммам дополнительного масляного насоса, датчику температуры масла, к двум датчикам температуры теплоносителя, автономный источник электропитания, подключенный к контроллеру и двум жидкостным подогревателям. (RU №70693 U1, 2008 г.).
Недостатками известной системы являются повышенные массогабаритные параметры, большой расход эксплуатационных материалов, значительные потери теплоты в соединительных трубопроводах, сложность в эксплуатации.
Известна система подачи топлива в дизель, содержащая топливный бак, фильтр грубой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос высокого давления, соединенный через топливопровод высокого давления с форсунками, при этом топливо при движении от ручного топливоподкачивающего насоса к фильтру тонкой очистки топлива проходит через рубашку охлаждения компрессора пневмосистемы автомобиля, при этом оно подогревается, одновременно охлаждая компрессор (патент РФ №2299349, 2006 г.)
Недостатком известной системы является невозможность обеспечения надежного пуска двигателя при низких температурах
Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является система поддержания теплового режима двигателя внутреннего сгорания в условиях низких температур (Патент RU 167718, 2017 г.), включающая электроподогреватели охлаждающей жидкости, моторного масла, аккумуляторной батареи, топливных фильтров и топливозаборника, подключенные к блоку управления, оснащенные датчиками температуры охлаждающей жидкости, моторного масла, дизельного топлива, электролита аккумуляторной батареи, окружающей среды, датчиками плотности электролита, прозрачности дизельного топлива и дополнительным масляным насосом, подогреватели, датчики и дополнительный масляный насос подключены к микропроцессорному блоку управления, оснащенному блоком индикации.
Однако известное устройство обладает следующими недостатками:
- сложность конструкции, обусловленная наличием 8 датчиков, т.е. применение такого количества датчиков приведет к значительному усложнению конструкции всей системы в том числе и блока управления и как следствие к снижению надежности особенно при низких температурах;
- нагрев масла с помощью предложенного электроподогревателя не в полной мере обеспечивает нагрев коренных и шатунных опор коленчатого вала;
- неработоспособность системы после остановки двигателя транспортного средства при отсутствии внешнего источника питания.
Все это снижает эксплуатационные возможности системы и увеличивает энергетические затраты аккумуляторной батареи.
Задачей предлагаемой полезной модели являются повышение надежности пуска двигателя и обеспечение постоянной готовности транспортного средства к движению, а также упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, включающее электроподогреватели моторного масла, аккумуляторной батареи, топливных фильтров, подключенные к микропроцессорному блоку управления, оснащенному блоком индикации, причем электроподогреватель моторного масла оснащен датчиком температуры моторного масла, дополнительно введены пусковой топливный бак, накопитель энергии, система орошения коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом, электро-топливоподкачивающий насос, подключенные к микропроцессорному блоку управления, причем пусковой топливный бак снабжен нагревательными элементами, которые размещены на внешних боковых стенках и в нижней его части, накопитель энергии подключен параллельно аккумуляторным батареям, система орошения коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом расположена в поддоне картера дизельного двигателя, электро-топливоподкачивающий насос расположен в топливной магистрали низкого давления между топливным фильтром грубой очистки и топливными фильтрами тонкой очистки топлива, а штатный масляный фильтр также снабжен электроподогревателем.
На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемой системы поддержания теплового режима дизельного двигателя в готовности к пуску в условиях низких температур.
Автоматическая система подогрева и поддержания предпускового температурного режима дизельного двигателя многоосного колесного шасси состоит из микропроцессорного блока управления 1, соединенного с блоком индикации 2, автономным источником питания 3, нагревательными элементами моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя, топливных фильтров тонкой очистки 5, топливного фильтра грубой очистки 6, масляного фильтра 7, пускового топливного бака 8, аккумуляторной батареи 9, системой орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом, электро-топливоподкачивающим насосом 11, накопителем энергии 12, датчиком температуры моторного масла 13, установленным в поддоне 4 картера двигателя и датчиком температуры наружного воздуха 14. При этом все элементы системы параллельно подсоединены к микропроцессорному блоку управления 1 и имеют возможность отдельного управления и питания электрической энергией.
Нагревательные элементы представляют собой гибкие электрически обогреваемые маты и размещены на внешних поверхностях обогреваемых элементов 4, 5, 6, 7, 8, 9 предлагаемой полезной модели и соединенных токопроводом с автономным источником питания 3, а линиями управления с микропроцессорным блоком управления 1. Нагревательные элементы имеют возможность быстрого монтажа или демонтажа в зависимости от сезона эксплуатации.
Нагревательные элементы для защиты изготовлены из водо- и морозостойкого материала, обеспечивающего эластичность материала гибкого тепловолокна с встроенной системой терморегулирования и термоотключения. Нагревательные элементы предусматривают возможность регулирования поступления тепла к обогреваемому элементу во избежание общего или локального его перегрева.
Автономный источник питания 3 предназначен для поддержания температурного режима дизельного двигателя в условиях низких температур и подключается к транспортному средству в боксе, парке, на стоянке.
Пусковой топливный бак 8 емкостью не более 40 литров предназначен для более эффективного нагрева минимально необходимого количества топлива, требуемого для пуска двигателя. Он включен в топливную систему через электромагнитный клапан перед топливным фильтром грубой очистки.
Система орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом предназначена для орошения горячим маслом коренных опор коленчатого вала, являющимися самым холодным местом в системе смазки перед пуском двигателя, через сопла трубы, установленной внутри картера двигателя вдоль коленчатого вала. Маслозакачивающий насос системы орошения 10 размещен внутри поддона 4 картера двигателя и служит для подачи под давлением в трубу подогретого масла.
Электро-топливоподкачивающий насос 11 служит для подачи подогретого топлива под давлением из пускового топливного бака 9 к насосу высокого давления через фильтры тонкой очистки топлива 6 перед пуском двигателя, а также в целях удаления воздуха при прокачке топливной аппаратуры.
Накопитель энергии 12, который может быть молекулярным или сверхпроводящим электрокинетическим, служит для создания необходимых условий для пуска двигателя при отсутствии возможности подключения автономного источника питания 3 от внешней сети 220 В.
Предполагаемая полезная модель работает в следующих режимах.
Первый режим - поддержание предпускового температурного режима дизельного двигателя от автономного источника питания 3 в боксе, парке, на стоянке. В этом режиме происходит поддержание требуемой температуры моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя и масляном фильтре 7, топлива в топливных фильтрах тонкой очистки 5, топливном фильтре грубой очистки 6 и пусковом топливном баке 7, аккумуляторной батареи 8 нагревательными элементами. Если температура моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя достигает установленного значения, прописанного в микропроцессорном блоке управления 1, в зависимости от температуры окружающей среды, то микропроцессорный блок управления 1 выдает команду на отключение нагревательных элементов и нагрев временно прекращается. При понижении температуры моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя ниже установленной температуры процесс нагрева возобновляется. Работа системы орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом осуществляется с интервалом, необходимым для поддержания коренных опор коленчатого вала двигателя в требуемом тепловом режиме и управляется микропроцессорным блоком управления 1. Включение в работу электро-топливоподкачивающего насоса 11 осуществляется непосредственно в момент запуска двигателя.
Датчик температуры моторного масла 13 осуществляет постоянный контроль температуры моторного масла в поддоне 4 картера двигателя, выдавая информацию в микропроцессорный блок управления 1.
Зеленый цвет светодиода блока индикации 2 указывает на то, что температура окружающей среды более 5°С, или на то, что с момента остановки двигателя прошло не более 30 мин. При понижении температуры окружающей среды ниже 5°С светодиод блока индикации 2 загорается красным цветом. Это означает, что дизельный двигатель к запуску не готов. На протяжении работы нагревательных элементов светодиод блока индикации 2 горит красным мигающим цветом. Об окончании работы свидетельствует смена цвета блока индикации 2 на мигающий зеленый.
Перед пуском необходимо принудительно включить маслозакачивающий насос системы орошения 10 для прогрева коренных опор коленчатого вала и электро-топливоподкачивающий насос 11 для подачи в топливную систему подогретого дизельного топлива. После пуска и прогрева двигателя необходимо произвести подключение основного топливного бака через электромагнитный клапан.
Второй режим - предпускового подогрева дизельного двигателя и экстренного пуска в условиях отсутствия внешней сети 220 В. В этом режиме непосредственно перед пуском двигателя транспортного средства микропроцессорный блок управления 1 подает команду накопителю энергии 12 на запитывание нагревательных элементов моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя, топлива в топливных фильтрах тонкой очистки 5 и включение в работу системы орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом и электро-топливоподкачивающего насоса 11. В этом режиме вся электрическая энергия от накопителя энергии 12 идет на обеспечение предпускового подогрева моторного масла в поддоне 4, топлива в фильтрах тонкой очистки 5 дизельного двигателя, работу системы орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом и электро-топливоподкачивающего насоса 11. На протяжении работы нагревательных элементов светодиод блока индикации 2 горит красным мигающим цветом. При достижении минимально допустимой температуры масла в поддоне 4, при которой возможен пуск двигателя, о чем свидетельствует мигающий зеленый светодиод блока индикации 2, происходит включение системы орошения 10 коленчатого вала двигателя с маслозакачивающим насосом для прогрева коренных опор коленчатого вала двигателя в течение 15 минут, электро-топливоподкачивающего насоса 11 и производится экстренный пуск двигателя электрическим стартером, также запитанным от накопителя энергии 12. После пуска дизельного двигателя происходит зарядка накопителя энергии 12, включение нагревательных элементов топливного фильтра грубой очистки 6, аккумуляторной батареи 8 от бортовой сети транспортного средства через микропроцессорный блок управления 1.
Таким образом, повышение надежности пуска дизельного двигателя обеспечивается постоянным прогревом дизельного топлива, моторного масла и коренных опор коленчатого вала. Упрощение обеспечивается исключением лишних датчиков температуры, плотности и прозрачности, дополнительного масляного насоса и подогрева охлаждающей жидкости.