УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПУСКОВОГО ПРОГРЕВА И ПОДДЕРЖАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В ПРОГРЕТОМ СОСТОЯНИИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам электрических подогревателей двигателей внутреннего сгорания перед их запуском через жидкостную систему охлаждения двигателя и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии».
Устройство предназначено для нагрева охлаждающей жидкости до заданной температуры. После того, как температура достигла порога задания, выполняется термостабилизация и. как только, устройство обнаруживает устойчивое состояние поддержание заданной температуры, пользователю посылается сообщение об окончание нагрева.
Из известных аналогов уровня техники известно изобретение «Устройство для поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии», содержащее системы прогрева воды в резервуаре при помощи установленного в нем электронагревателя, включающей трубопровод, соединенный с одной стороны с резервуаром, а с другой стороны через водяной электронасос с головкой блока цилиндров через рубашку охлаждения двигателя, температурное реле, соединенное кабелем с одной стороны с упомянутым водяным электронасосом, а с другой стороны с установленном внутри резервуара электронагревателем (SV 244000, F 02 N 17/06, по заявке N 1168285/24-6 от 20.06.1967 г., авторы Л.Д.Ревва, В.И.Стебленко, В.Т.Раскин и др., опубликованное в Бюллетене №17 от 14.05.1969 г.).
Недостатком указанного устройства является длительное время предпускового разогрева двигателя.
Кроме того, недостатком известного устройства является то, что конструкция электрического подогревателя двигателя сложна и не технологична в изготовлении, менее надежна и долговечна по сравнению с заявляемой конструкцией полезной модели и не позволяет долгое время поддерживать в горячем состоянии жидкость теплоносителя в рубашке охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее близким по количеству существенных признаков-прототипом, может быть принята полезная модель «Устройство для поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии», содержащее систему прогрева жидкости, включающую резервуар, с установленным в нем, по меньшей мере, одним электрическим нагревателем, трубопровод, соединенный с резервуаром и с головкой блока цилиндров через рубашку охлаждения двигателя, температурное реле, электронный блок управления, содержащий таймер, кнопки ручного управления, причем блок управления соединен с электрическим кабелем, с упомянутым электрическим нагревателем и с внешним источником электроэнергии 220 вольт, при этом устройство снабжено системой поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90, содержащей, по крайней мере, один дополнительный электрический нагреватель, смонтированный
внутри резервуара в отверстии, соединенный электрическим кабелем с упомянутым упомянутым таймером блока управления, выполненным с возможностью включения и выключения данной системы и автоматического регулирования температуры и поддержания нагретой жидкости в горячем состоянии в системе от 10 мин. и, по меньшей мере, до одних суток, причем резервуар выполнен в виде емкости с наружной поверхностью покрытой теплоизоляционным материалом, имеющим малый коэффициент теплопроводности от 0,03 до 0,035 Вт/мк, а именно, неплавной термореактивной пластмассой и сильно сетчатой структурой, преимущественно пенополиуретаном, при этом упомянутые основной и дополнительный электрические нагреватели установлены в параллельно расположенных отверстиях в емкости и выполнены одинаковой конструкции, каждая из которых содержит тепловой электронагреватель, и устройство крепления теплового электронагревателя, содержащее корпус, резьбовой крепежный элемент, со смонтированным внутри тепловым нагревательным элементом упомянутого теплового электронагревателя, закрепленный наружной поверхностью в отверстии, выполненным в стенке емкости, при этом тепловой нагревательный элемент выполнен в виде пластины из металлокерамики с вольфрамовой пастой, запаянной в керамику толщиной, по крайней мере, 1 мм (RU 49132, F 02 N 17/06, заявка на полезную модель N 2005113929/22 от 11 мая 2005 г., автор, заявитель и патентообладатель которой является Жидков Михаил Борисович, опубликованный 10.11.2005 г. в Бюллетене N 31).
Недостатками полезной модели принятой за прототип являются:
- меньшей ресур электронагревателей по сравнению с заявляемой полезной моделью;
- возможно локальное кипения охлаждающей жидкости и налипание осадков на нагревательные элементы, что ухудшает теплоотдачу, а также уменьшает ресурс электронагревателей;
- не возможен прогрев двигателей на малых температурах в целях экономии включения режима нагрева;
- нет световой индикации, которая дублировалась бы синхронизированными звуковыми сообщениями;
- заданные параметры и режим работы не сохраняются в энергонезависимой памяти при отключении питания.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является:
- мягкий старт (плавное увеличение мощности подаваемой на нагреватели) для увеличения ресурса нагревателей;
- ограничение мощности нагрева для увеличения ресурса нагревателей;
- малоинерционный температурный резистор, погруженный в охлаждающую жидкость обеспечивает быструю реакцию системы на изменение температуры, предотвращает локальное кипение охлаждающей жидкости, уменьшая налипание осадков на электрические нагреватели, ухудшающих теплоотдачу;
- увеличение ресурса электрических нагревателей;
- регулируемый пользователем порог термостабилизации, позволяет оптимально использовать устройство для любых типов, моделей и экземпляров автомобилей без излишнего расхода электроэнергии. Возможен подогрев двигателей на малых температурах в целях экономии электроэнергии.
Электронная система обеспечивает:
- формирование сообщения об окончании нагрева после стабильного установившегося заданного значения температуры;
- возможность выполнения режима таймера. Пользователем программируется время ожидание включения режима нагрева. По истечении заданного времени будут автоматически выполнен переход в режим нагрева;
- лаконичная, дешевая система ввода-вывода информации, состоящая из двух кнопок трех световых сигнализаторов и звукового пьезоизлучателя, тем не менее позволяющая пользователю управлять режимами работы устройства, задавать величины установок (температуры и времени ожидания), контролировать как заданные так и текущие величины (текущую температуру теплоносителя и оставшееся время ожидания). Численные величины представлены в форме мигания световых сигнализаторов 27 в выводим сообщении. Количество выводимых миганий пропорционально значению выводимого параметра. Выводимые величины контекстно-зависимы. В режиме нагрева выводится заданная температура нагрева и действительная температура охлаждающей жидкости, в режиме таймера заданное и оставшееся время ожидания до перехода в режим нагрева. Все цифровые величины выводят одновременно только два синхронно зажигающихся световых сигнализаторов, пробел между сообщениями выполняется после наиболее длинного в данный момент сообщения. Световая сигнализация дублируется и дополняется звуковыми сообщениями, синхронизированными в случае вывода цифровых величин со световыми сигналами, и уникальными откликами системы;
- при отключении питания заданные параметры и режим работы сохраняется в энергонезависимой памяти и будут восстановлены при новом включении, следовательно, если параметры не нужно изменять, то нет необходимости вводить их каждый раз, а изменение параметров выполняется кнопками «увеличить», «уменьшить» ранее заданное значение;
- переход из режима нагрева в режим таймера будет выполнен при длинном нажатии кнопки «увеличить» и, наоборот, выход из режима ожидания в режим нагрева будет выполнен при том же действии;
- все органы управления находятся под пленочным покрытием для герметизации корпуса.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что по сравнению с полезной моделью принятой за прототип «устройством для поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии», содержащим систему прогрева жидкости в резервуаре с установленным в нем, по меньшей мере, одним электрическим нагревателем, трубопровод, соединенный с резервуаром и с головкой блока цилиндров через рубашку охлаждения
двигателя, температурное реле, электронный блок управления, содержащий таймер, кнопки ручного управления, причем блок управления своими разъемами соединен с электрическим кабелем, с упомянутым электрическим нагревателем и с внешним источником электроэнергии 220 вольт, при этом устройство снабжено системой поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90, содержащей, по крайней мере, один дополнительный электрический нагреватель, смонтированный внутри резервуара в отверстии, соединенный электрическим кабелем с упомянутым таймером блока управления, выполненным с возможностью включения и выключения данной системы и автоматического регулирования температуры и поддержания нагретой жидкости в горячем состоянии в системе от 10 мин. и, по меньшей мере, до одних суток, причем резервуар выполнен в виде емкости с наружной поверхностью покрытой теплоизоляционным материалом, имеющим малый коэффициент теплопроводности от 0,03 до 0,035 Вт/мк, преимущественно пенополиуретаном, при этом упомянутые основной и дополнительный электрические нагреватели установлены в параллельно расположенных отверстиях в емкости и выполнены одинаковой конструкции, каждая из которых содержит тепловой электронагреватель, и устройство крепления теплового электронагревателя, содержащее корпус, резьбовой крепежный элемент, со смонтированным внутри тепловым нагревательным элементом упомянутого теплового электронагревателя, закрепленный наружной поверхностью в отверстии, выполненным в стенке емкости, при этом тепловой нагревательный элемент выполнен в виде пластины из металлокерамики с вольфрамовой пастой, запаянной в керамику толщиной, по крайней мере, 1 мм., в заявляемой полезной модели, в устройстве система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90 снабжена еще, по крайней мере, двумя дополнительными электрическими нагревателями, установленными в параллельно расположенных отверстиях в стенке емкости, выполненными одинаковой конструкции с вышеупомянутыми основным и дополнительным электрическими нагревателями, и закрепленными в стенке емкости посредством упомянутых устройств крепления теплового электронагревателя, и снабжена температурным резистором, установленным в термопроводящую пасту внутри патрона, закрепленного в отверстии, выполненном в стенке емкости и электронной системой управления, расположенной внутри переходной коробки, содержащей корпус, основание и крышку с защелкой, причем электронная система управления снабжена симистором, соединенным электрическим кабелем с электрическими нагревателями, выполненным с возможностью управления мощностью, подводимой к упомянутым электрическим нагревателям, а также световыми и звуковыми сигнализаторами, а также включающей упомянутые блок управления, содержащий упомянутый таймер, температурным реле, соединенное электрическим кабелем с упомянутым температурным резистором, упомянутые кнопки управления и сетевой разъем с клеммой зацепления, а упомянутый трубопровод является штатным трубопроводом, преимущественно, автомобиля
КАМАЗ, установлен наклонно под углом 40 градусов к горизонтали, с возможностью конвенционного энергонезависимого движения нагретой жидкости за счет разницы плотностной холодной и нагретой жидкости, поступающей в упомянутую рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя, причем упомянутая емкость установлена на корпусе трубопровода и закреплена к нему посредством сварки, а в корпусе емкости и трубопроводе выполнены, совмещенные между собой прорези, в которые попарно, с осевым смещением, вставлены, по крайней мере восемь, упомянутых тепловых нагревательных элементов, расположенных вертикально в ряд внутри трубопровода в местах наибольшего скоростного потока нагретой охлаждающей жидкости, и в одном ряду с ними расположен упомянутый температурный резистор, выполненный с возможностью контроля температуры нагретой охлаждающей жидкости внутри трубопровода, при этом электрические нагреватели снабжены съемными клеммными соединительными коробками, установленными с наружной стороны от стенки емкости, залитыми в местах соединения селиконовым герметиком, причем устройство выполнено с возможностью последовательного нагрева потока охлаждающей жидкости при его движении по трубопроводу от одного теплового нагревательного элемента к другому, при включенном внешнем источнике электроэнергии.
Кроме того, технический результат временного задания температуры теплоносителя, дистанционного включения системы в заданное время и отключения системы по достижении заданных параметров температуры достигается тем, что система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90 выполнена с возможностью задания программы электронному блоку управления таймера в режиме задания температуры теплоносителя.
Кроме того, технический результат, возможность синхронного светового и звукового сигнала при достижении в системе заданной температуры нагретой жидкости, достигается тем, что система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90 снабжена световыми и звуковыми сигнализаторами и выполнена с возможностью синхронного светового и звукового сигнала при достижении в системе заданной температуры нагретой жидкости.
Устройство для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно, автомобиля КАМАЗ поясняется чертежами:
Фиг.1. - Схема устройства для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно автомобиля КАМАЗ без наличия в схеме емкости и трубопровода.
Фиг.2. - Схема устройства для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно автомобиля КАМАЗ.
Фиг.3. - Разрез двигателя внутреннего сгорания автомобиля КАМАЗ с емкостью, смонтированной на трубопроводе автомобиля.
Фиг.4.- Емкость с электрическими нагревателями и температурным резистором, смонтированная на трубопроводе автомобиля КАМАЗ, вид спереди.
Фиг.5.- Емкость с электрическими нагревателями и температурным резистором, смонтированная на трубопроводе автомобиля КАМАЗ, вид сверху.
Фиг.6 - Переходная коробка, с расположенной в ней электронной системой управления.
Фиг.7.- Емкость с электрическими нагревателями и температурным резистором.
Сущность полезной модели
Устройство для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно, автомобиля КАМАЗ, содержит систему прогрева жидкости при помощи установленного в резервуаре электрического нагревателя, содержащую резервуар, выполненный в виде емкости 1 (фиг.2-5,7), с наружной поверхностью покрытой теплоизоляционным материалом, имеющим малый коэффициент теплопроводности от 0,03 до 0,035 Вт/мк, преимущественно пенополиуретаном, с установленными в нем четырьмя электрическими нагревателями 2 (фиг.1-4), по меньшей мере, один основной, входящим в данную систему, и три дополнительных. Все электрические нагреватели 2 (фиг.1-4) установлены в параллельно расположенных отверстиях (на чертеже не показаны) в стенке 3 (фиг.3,4,7) емкости 1 (фиг.2-5,7), выполнены одинаковой конструкции, каждая из которых содержит два тепловых нагревательных элемента 4 (фиг.4,5,7), выполненных в виде
пластин из металлокерамики с вольфрамовой пастой, запаянной в керамику толщиной 2 мм., и закреплены с наружной стороны стенки емкости 1 (фиг.2-5,7) посредством устройства крепления теплового электронагревателя, содержащего корпус 5 (фиг.4,5,7), резьбовой крепежный элемент 6 (фиг.4,5), со смонтированными внутри двумя тепловыми нагревательными элементами 4 (фиг.4,5,7) электрического нагревателя 2 (фиг.1-4) и снабжены съемными клеммными соединительными коробками '7 (фиг.4,7), залитыми в местах соединения селиконовым герметиком 8 (фиг.4). Система прогрева жидкости содержит также трубопровод 9 (фиг.2,4,5,7), преимущественно, автомобиля КАМАЗ, установленный наклонно под углом 40 градусов к горизонтали, с возможностью конвенционного энергонезависимого движения нагретой охлаждающей жидкости за счет разницы плотностной холодной и нагретой жидкости, поступающей в рубашку охлаждения 10 (фиг.2,3) блока цилиндров 11 (фиг.2,3) двигателя, на котором посредством сварки 12 (фиг.5) закреплена емкость 1 (фиг.2-5,7). В корпусе емкости 1 (фиг.2-5,7) и трубопроводе 9 (фиг.2,4,5,7) выполнены, совмещенные между собой прорези 13 (фиг.5), в которые попарно с осевым смещением вставлены, по крайней мере восемь, тепловых нагревательных элементов 4 (фиг.4,5,7), расположенных вертикально в ряд внутри трубопровода 9 (фиг.2,4,5,7) в местах наибольшего скоростного потока нагретой охлаждающей жидкости.
Устройство выполнено с возможностью последовательного нагрева потока охлаждающей жидкости при его движении по трубопроводу 9 (фиг.2,4, 5,7) от одного теплового нагревательного элемента 4 (фиг.4,5,7) к другому, при включенном внешнем источнике электроэнергии 220 вольт 14 (фиг.1,2). Система прогрева жидкости содержит также температурное реле 15 (фиг.1,2), соединенное электрическим кабелем 16 (фиг.1,2) с электронагревателями 2 (фиг.1-4), блок управления 17 (фиг.1,2,6), содержащий таймер (на чертеже не показан) и кнопки ручного управления 18 (фиг.6). Блок управления 17(фиг.1,2,6) соединен с электрическим кабелем 16 (фиг.1,2), с электрическими нагревателями 2 (фиг.1-4), с температурным реле 15 (фиг.1,2) и с внешним источником электроэнергии 220 вольт 14 (фиг.1,2). Устройство для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно, автомобиля КАМАЗ, включает также систему поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90, содержащую три дополнительные электрических нагревателей 2 (фиг.1-4), из четырех имеющихся в устройстве, которые соединены электрическим кабелем 16 (фиг.1,2) с таймером (на чертеже не показан) блока управления 17 (фиг.1,2,6), снабжена температурным резистором 19 (фиг.1-5), установленным в термопроводящую пасту внутри патрона 20 (фиг.4,5,7), закрепленного в отверстии (на чертеже не показано), выполненном в стенке 3 (фиг.3,4,7) емкости 1 (фиг.2-5,7). Система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе с температурой t-90 снабжена электронной системой управления 21 (фиг.1,2), расположенной внутри переходной коробки (фиг.6), содержащей корпус 22 (фиг.6), основание 23
(фиг.6) и крышку 24 (фиг.6) с защелкой 25 (фиг.6). Электронная система управления 21 (фиг.1, 2) снабжена симистором 26 (фиг.1, 2), соединенным электрическим кабелем 16 (фиг.1, 2) с электрическими нагревателями 2 (фиг.1-4). Симистор 26 (фиг.1, 2) выполнен с возможностью управления мощностью, подводимой электрическим нагревателям 2 (фиг.1-4).
Электронная система управления 21 (фиг.1, 2) снабжена также световыми и звуковыми сигнализаторами 27 (фиг.6) и включает блок управления 17 (фиг.1, 2, 6), содержащий упомянутый таймер (на чертеже не показан), температурным реле 15 (фиг.1, 2), соединенное электрическим кабелем 16 (фиг.1, 2) с температурным резистором 19 (фиг.1-5), кнопки ручного управления 18 (фиг.6) и сетевой разъем с клеммой зацепления 28 (фиг.6). Система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии в системе выполнена с возможностью включения и выключения данной системы и автоматического регулирования температуры и поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии с температурой 90 градусов в системе от 10 мин. и, по меньшей мере, до одних суток.
Система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии, выполнена с возможностью задания программы блоку управления 17 (фиг.1, 2, 6) таймера (на чертеже не показан) в режиме задания температуры, временного задания температуры нагретой охлаждающей жидкости, дистанционного включения системы в заданное время и отключения системы по достижении заданных параметров температуры.
Система поддержания нагретой жидкости в нагретом состоянии, выполнена с возможностью синхронного светового и звукового сигнала при достижении в системе заданной температуры нагретой охлаждающей жидкости.
Работа устройства для предпускового прогрева и поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, преимущественно, автомобиля КАМАЗ осуществляется следующим образом.
При выключенном двигателе внутреннего сгорания 11 для прогрев блока цилиндров через рубашку охлаждения 10 двигателя внутреннего сгорания 11 включаем от внешнего источника электроэнергии 14 систему прогрева жидкости при помощи установленного в емкости 1 электрических нагревателей 2. Для этого внешний источник электроэнергии 14 включаем через переходную коробку 22 в сеть 220В. Электронная система управления 21 системы прогрева жидкости при помощи установленного в резервуаре 1 электрических нагревателей 2, расположенная в переходной коробке, сохраняет в энергонезависимой памяти программу прогрева. При включении устройства прогрева в сеть 220 вольт начинает исполняться режим, который действовал до включения электрических нагревателей 2. Если задано время задержки, то соответствующий световой сигнализатор 27 мигает столько раз, сколько задано часов задержки, а второй световой сигнализатор 27 мигает столько раз, сколько часов осталось до включения электрических нагревателей 2. При окончании времени задержки включаются электрические нагреватели 2 и режим работы световых сигнализаторов 27 переключается на индикацию заданной и текущей температуры с
десятиградусной градацией.
В любой момент работы с помощью кнопок управления 18, можно скорректировать заданное значение времени или температуры. Переход с одного режима на другой осуществляется продолжительным (более трех секунд) нажатием кнопки управления 18 (увеличить). По достижении заданной температуры, электронная система 21 определяет устойчивое состояние работы электрических нагревателей 2 и выдается звуковой сигнал об окончании нагрева. Далее система переходит в режим термостабилизации, то - есть поддерживает заданную температуру до выключения электрических нагревателей 2 из сети 200 вольт 14.
Устройство может быть запрограммировать на ожидание включения по таймеру:
- программируется время от момента запуска таймера до автоматического перехода устройства в режим выполнения нагрева.
Устройство обеспечивает следующий технический результат:
- мягкий старт (плавное увеличение мощности подаваемой на нагреватели) для увеличения ресурса нагревателей;
- ограничение мощности нагрева для увеличения ресурса нагревателей
- малоинерционный температурный резистор, погруженный в охлаждающую жидкость. Быстрая реакция системы на изменение температуры предотвращает локальное кипение охлаждающей жидкости, уменьшая налипания осадков на нагреватели, ухудшающих теплоотдачу. Это свойство тоже увеличивает ресурс нагревателей.
- регулируемый пользователем порог термостабилизации, позволяет оптимально использовать устройство для любых типов, моделей и экземпляров автомобилей без излишнего расхода электроэнергии. Возможен подогрев двигателей на малых температурах в целях экономии электроэнергии. Электронная система обеспечивает:
- формирование сообщения об окончании нагрева после стабильного установившегося заданного значения температуры;
- возможность выполнения режима таймера. Пользователем программируется время ожидание включения режима нагрева. По истечении заданного времени будут автоматически выполнен переход в режим нагрева;
- лаконичная, дешевая система ввода-вывода информации, состоящая из двух кнопок трех световых сигнализаторов и звукового пьезоизлучателя, тем не менее позволяющая пользователю управлять режимами работы устройства, задавать величины установок (температуры и времени ожидания), контролировать как заданные так и текущие величины (текущую температуру теплоносителя и оставшееся время ожидания). Численные величины представлены в форме мигания световых сигнализаторов 27 в выводим сообщении. Количество выводимых миганий пропорционально значению выводимого параметра. Выводимые величины контекстно-зависимы. В режиме нагрева выводится заданная температура нагрева и действительная температура охлаждающей жидкости, в режиме таймера заданное и оставшееся время ожидания до перехода в
режим нагрева. Все цифровые величины выводят одновременно только два синхронно зажигающихся световых сигнализаторов, пробел между сообщениями выполняется после наиболее длинного в данный момент сообщения. Световая сигнализация дублируется и дополняется звуковыми сообщениями, синхронизированными в случае вывода цифровых величин со световыми сигналами, и уникальными откликами системы;
- при отключении питания заданные параметры н режим работы сохраняется в энергонезависимой памяти и будут восстановлены при новом включении, следовательно, если параметры не нужно изменять, то нет необходимости вводить их каждый раз, а изменение параметров выполняется кнопками «увеличить», «уменьшить» ранее заданное значение;
- переход, из режима нагрева в режим таймера будет выполнен при длинном нажатии кнопки «увеличить» и, наоборот, выход из режима ожидания в режим нагрева будет выполнен при том же действии;
- все органы управления находятся под пленочным покрытием для герметизации корпуса.