ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
PRESTART HEATER

Изобретение относится к автомобильной промышленности, в частности к нагревательным устройствам, работа которых основана на сжигании жидкого топлива, и может быть использовано в производстве и эксплуатации автотракторной техники для повышения безопасности работы нагревательных устройств.
Известно устройство для нагрева, содержащее камеру сгорания, форсунку, расположенную внутри камеры, электромагнитный клапан для подачи топлива в форсунку, выключатель электромагнитного клапана, устройство зажигания, искровую свечу зажигания, соединенную с устройством зажигания и расположенную в камере сгорания, выключатель устройства зажигания, устройство подачи воздуха в область впрыска топлива из форсунки [Электрооборудование военной автомобильной техники: учебник / Б.А.Данов, В.Д.Рогачев, Н.П.Шевченко. - Рязань: Воен. автомоб. институт, 2005. - 598 с.; Техническое описание автомобиля "КамА3-4310"].
Управление работой устройства обеспечивается ручными переключениями. Сначала производится подача воздуха для продува камеры сгорания от остатков топлива и влаги. Затем открывается электромагнитный клапан и с помощью жидкостного насоса через форсунку в камеру сгорания осуществляется непрерывная подача топлива. Далее включается система зажигания, формирующая на электродах свечи зажигания искровые разряды, воспламеняющие распыляемое форсункой топливо. После воспламенения система зажигания отключается, а непрерывно подаваемое топливо сгорает в камере, выделяя тепло.
Недостатком известного устройства является возможность возникновения пожароопасной ситуации при нарушении режимов управления его работой, отсутствие блокировок от возможности создания пожароопасной ситуации. В частности, длительное промедление с включением зажигания после включения жидкостного насоса и электромагнитного клапана и начала подачи топлива приведет к накоплению паров и конденсированной фазы топлива в камере сгорания, к возможному растеканию его за пределы камеры и создает пожароопасную ситуацию.
Наиболее близким к предлагаемому является предпусковой подогреватель, содержащий камеру сгорания, форсунку, расположенную внутри камеры, электромагнитный клапан для подачи топлива в форсунку, выключатель электромагнитного клапана, устройство зажигания, искровую свечу зажигания, соединенную с устройством зажигания и расположенную в камере сгорания, выключатель устройства зажигания, электромагнитное реле с нормально разомкнутыми контактами, соединенными параллельно с выключателем электромагнитного клапана, который механически соединен с выключателем устройства зажигания для синхронного "включения-выключения", двумя электрически изолированными электродами, расположенными в камере сгорания в области пламени форсунки [Патент РФ №2299354 RU от 20.05.2007. МПК: F02N 17/00, F02P 3/00 Авт.: Волков С.С., Гумелев В.Ю.: патентообладатель: Рязан. воен. автомоб. ин-т. им. генерала армии В.П.Дубинина].
Управление работой предпускового подогревателя автоматизировано введением реле, отключающего подачу топлива в форсунку при отсутствии пламени. Для этой цели последовательно с обмоткой реле соединены два изолированных электрода, расположенных в области пламени. При наличии пламени межэлектродный промежуток становится проводящим и через обмотку реле протекает электрический ток. При отсутствии пламени межэлектродный промежуток становится непроводящим, реле размыкает свои контакты и подача топлива прекращается.
Недостатком устройства является большая чувствительность электродного промежутка к состоянию пламени. Возможные колебания скорости подачи топлива приводят к существенному изменению проводимости межэлектродного промежутка и к отключению подачи топлива. Работа устройства требует обеспечения стабильной подачи топлива и поддержания стабильной конфигурации факела.
Технический результат направлен на повышение стабильности работы устройства при различных флуктуациях температурного режима, конфигурации и интенсивности пламени и соответственно на снижение вероятности возникновения пожароопасной ситуации при работе предпускового подогревателя и при нарушении режимов управления его работой.
Технический результат достигается тем, что предпусковой подогреватель, содержащий камеру сгорания, форсунку, расположенную внутри камеры, электромагнитный клапан для подачи топлива в форсунку, выключатель электромагнитного клапана, устройство зажигания, искровую свечу зажигания, соединенную с устройством зажигания и расположенную в камере сгорания, выключатель устройства зажигания, электромагнитное реле с нормально разомкнутыми контактами, соединенными параллельно с выключателем электромагнитного клапана, который механически соединен с выключателем устройства зажигания для синхронного "включения-выключения", двумя электрически изолированными электродами, расположенными в камере сгорания в области пламени форсунки, при этом предпусковой подогреватель дополнительно снабжен усилителем постоянного тока, конденсатором и резистором, параллельно соединенными с входом усилителя, с одним из электродов и с массой, причем второй электрод соединен с источником питания, а обмотка электромагнитного реле соединена последовательно с выходным транзистором усилителя.
Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что предпусковой подогреватель дополнительно снабжен усилителем постоянного тока, конденсатором и резистором, параллельно соединенными с входом усилителя, с одним из электродов и с массой, причем второй электрод соединен с источником питания, а обмотка электромагнитного реле соединена последовательно с выходным транзистором усилителя.
На чертеже представлена функциональная схема предпускового подогревателя.
Предпусковой подогреватель содержит камеру сгорания 1, форсунку 2, расположенную внутри камеры 1, электромагнитный клапан 3 для подачи топлива в форсунку 2, выключатель 4 электромагнитного клапана, устройство зажигания 5, искровую свечу зажигания 6, соединенную с устройством зажигания и расположенную в камере сгорания, выключатель устройства зажигания 7, электромагнитное реле 8 с нормально разомкнутыми контактами 9, соединенными параллельно с выключателем 4 электромагнитного клапана 3, два электрически изолированных электрода 10, расположенных в камере сгорания в области пламени 11 форсунки 2, резистор R1, конденсатор С1 и усилитель постоянного тока 12. При этом один электрод 10 соединен с источником питания, а второй электрод 10 соединен с входом усилителя 12 и с параллельно соединенными конденсатором С1 и резистором R1, соединенными с массой. Обмотка электромагнитного реле 8 соединена последовательно с выходным транзистором VT3 усилителя 12. Усилитель построен на трех транзисторах. Входной каскад выполнен на полевом транзисторе VT1 с резистором R2 для получения большого входного сопротивления, второй каскад с транзистором VT2 с резистором R3 выполняет роль инвертора, а третий каскад (выходной) с силовым транзистором VT3 питает обмотку электромагнитного реле 8. Выключатель 4 электромагнитного клапана механически соединен с выключателем 7 устройства зажигания для синхронного "включения-выключения".
Предпусковой подогреватель работает следующим образом. После продува камеры сгорания 1 воздушным насосом включается электромагнитный клапан 3, подающий топливо от жидкостного насоса в форсунку 2, и одновременно включается система зажигания 5, формирующая электрические искровые разряды на электродах свечи зажигания 6. После воспламенения распыляемое топливо горит непрерывно самостоятельно без принудительного поджига и система зажигания 5 отключается выключателем 7. Из-за жесткой механической связи отключается и выключатель 4 электромагнитного клапана 3. Одновременно с появлением пламени 11 в камере сгорания 1 между электродами 10 появляется проводимость, вызывающая протекание тока через резистор R1 и повышение потенциала на входе усилителя 12. При отсутствии потенциала на входе первый транзистор VT1 с нагрузкой R2 закрыт, второй VT2 с нагрузкой R3 открыт, а третий VT3 закрыт и реле 8 отключено, его контакты 9 разомкнуты. При наличии положительного потенциала на входе усилителя 12 первый транзистор открыт, второй закрыт, а третий открыт и реле 8 включено, его контакты 9 замкнуты. Они дублируют выключатель 4 электромагнитного клапана 3, оставляя последний включенным после отключения системы зажигания 5.
Выключение электромагнитного клапана 3 после окончания работы осуществляется выключением жидкостного насоса и подачи топлива в форсунку 2, а также может осуществляться дополнительным выключателем питания обмотки электромагнитного реле 8. При кратковременном прекращении питания реле 8 его контакты размыкаются, клапан 3 закрывается, пламя 11 гаснет, проводимость между электродами 10 уменьшается, цепь питания реле 8 разрывается и клапан 3 закрывается. Последующее его включение возможно только при включении системы зажигания 5. Для предотвращения отключений от случайных флуктуации питающего напряжения параллельно с резистором R1 соединен конденсатор С1, который при наличии тока через резистор заряжается и поддерживает на входе усилителя 12 положительный потенциал и, соответственно, оставляет включенным подачу топлива. Время поддержания напряжения на входе определяется постоянной времени разряда τ=R1C1. Например, при R1=1 МОм и С1=10 мкФ постоянная времени τ=10 сек. В среднем такие номиналы достаточны для устранения влияния различных флуктуации. Флуктуации скорости подачи топлива изменяют конфигурацию пламени 11 и его интенсивность. Это вызывает изменения тока через пламя в межэлектродном промежутке. Усилитель 12 позволяет развязать величины токов электродов 10 и реле 8 и обеспечивает питание реле 8 независимо от интенсивности пламени 12. Это обеспечивает стабильную подачу топлива при наличии пламени и отключение подачи при отсутствии пламени.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый предпусковой подогреватель имеет более стабильный режим работы, некритичен к флуктуациям напряжения питания, к скорости подачи топлива, к флуктуациям формы и интенсивности пламени факела, а также некритичен к конфигурации и месту расположения электродов в пространстве факела.