АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПРЕДПУСКОВОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности, к автономным системам прогрева транспортных средств, и предназначена для автономного поддержания заданного температурного режима дизельного двигателя автомобиля, системы 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, 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 восьми датчиков и дополнительного масляного насоса, то есть применение такого количества дополнительных устройств приведет к значительному усложнению конструкции всей системы, в том числе и блока управления и, как следствие, к снижению надежности, особенно, при низких температурах;
- ненадежность конструкции многослойных электрически обогревающих матов, выполненных из четырех слоев, их негерметичность, не исключающая возможность их расслоения в процессе эксплуатации, попадания между слоями пыли, масла и конденсата, а также возможность возникновения разрывов материала и его наслоения на дне термоизоляционного кожуха;
- отсутствие автономности, то есть зависимость работоспособности системы от наличия внешнего источника питания.
Все это снижает эксплуатационные возможности системы и сокращает срок ее службы.
Задачей предлагаемой полезной модели являются повышение надежности пуска двигателя и обеспечение постоянной готовности транспортного средства к движению, повышение автономности системы, а также упрощение ее конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе, включающей электроподогреватели моторного масла, аккумуляторной батареи, топливного фильтра, оснащенные датчиками температуры моторного масла и окружающей среды, электроподогреватели и датчики подключены к микропроцессорному блоку управления, оснащенному блоком индикации, каждый электроподогреватель представляет собой жесткий корпус из препрега, в точности повторяющий по форме внешнюю поверхность подогреваемых поддона картера двигателя, фильтра и аккумуляторной батареи, с запаянными внутри нагревательными элементами в виде токопроводящей ткани; токопроводящая ткань поддона картера двигателя выполнена из двух секторов, один из которых впаян в днище поддона, второй - в боковые его стенки; на наружной поверхности каждого электроподогревателя плотно закреплены секции из термоэлектрических модулей; а штатный масляный фильтр двигателя также снабжен электроподогревателем.
На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемой автономной системы поддержания предпускового температурного режима дизельного двигателя транспортного средства в условиях низких температур.
Автономная система поддержания предпускового температурного режима дизельного двигателя транспортного средства в условиях низких температур состоит из микропроцессорного блока управления 1 с блоком индикации 2, соединенного с электроподогревателями 3 моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя, топливного фильтра 5, масляного фильтра 6, аккумуляторной батареи 7, датчиком температуры моторного масла 8, установленным в поддоне 4 картера дизельного двигателя и датчиком температуры наружного воздуха 9. На наружной поверхности электроподогревателей размещены секции из термоэлектрических модулей 10. При этом все элементы системы параллельно подсоединены к микропроцессорному блоку управления 1 и имеют возможность отдельного управления и питания электрической энергией.
Электроподогреватели 3 представляет собой жесткий каркас из препрега, в точности повторяющий по форме внешнюю поверхность подогреваемого поддона картера двигателя или фильтра, с запаянными внутри нагревательными элементами в виде токопроводящей ткани, которые оборудованы лентой токопроводящей из меди с липким токопроводящим слоем (патент WO 2015/117595) для соединения токопроводом с микропроцессорным блоком управления 1.
Секции из термоэлектрических модулей 10 типа ТВ-199-2.0-0.8, представляют из себя элементы, работа которых основана на эффекте Зеебека. При нагревании одной стороны (горячая сторона) термоэлектрического модуля 10, непосредственно соприкасающейся с электроподогревателями 3 и охлаждении другой стороны.(холодная сторона), имеющей температуру окружающей среды, модулями вырабатывается электрический ток.
Микропроцессорный блок управления 1 предназначен для управления работой системы в зависимости от показателей датчиков температуры моторного масла 8 и наружного воздуха 9, регулирования поступления тепла к топливному фильтру 5, масляному фильтру 6, аккумуляторной батареи 7 и в поддон 4 картера дизельного двигателя за счет одновременного или раздельного подключения секторов и регулирования их температуры, а также преобразования электрического тока, поступающего с термоэлектрических модулей 10 и зарядки им аккумуляторной батареи 7.
Предлагаемая система работает в следующим образом.
После постановки транспортного средства на стоянку, водитель глушит двигатель и приводит в действие автономную систему поддержания предпускового температурного режима дизельного двигателя транспортного средства в условиях низких температур в работу. Питание системы осуществляется от штатной аккумуляторной батареи 7. Работающая система обеспечивает поддержание требуемой температуры моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя и масляном фильтре 6, топлива в топливном фильтре 5, электролита в аккумуляторной батареи 7 с помощью электроподогревателей 3. 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 электроподогревателей 3 и нагрев временно прекращается. При понижении температуры моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя ниже установленной температуры процесс нагрева возобновляется. Датчик температуры моторного масла 8 осуществляет постоянный контроль температуры моторного масла в поддоне 4 картера двигателя, выдавая информацию в микропроцессорный блок управления 1. Электрический ток, поступающий в микропроцессорный блок управления 1 от термоэлектрических модулей 10 идет на зарядку аккумуляторной батареи 7 для увеличения времени автономной работы системы и предотвращения полного разряда аккумуляторной батареи 7. При разряде аккумуляторной батареи 7 ниже установленного уровня (обычно ниже 75% в зимний период) по причине длительной стоянки транспортного средства, система отключается. Гарантируемое время работы системы составляет от одних до пяти суток в зависимости от температуры наружного воздуха, типа транспортного средства и степени заряженности аккумуляторной батареи 7.
Зеленый цвет светодиода блока индикации 2 указывает на то, что система работает, температура моторного масла в поддоне 4 картера дизельного двигателя и масляном фильтре 6, топлива в топливном фильтре 5, электролита в аккумуляторной батареи 7 соответствует требуемой, и двигатель готов к запуску. При возникновении неисправности в системе или разряде аккумуляторной батареи 7 ниже предельного значения, не обеспечивающего запуск двигателя электрическим стартером, светодиод блока индикации 2 загорается красным цветом. Если на блоке индикации 2 одновременно с красным светодиодом горит мигающий зеленый, то это означает, что температура масла в поддоне 4 картера еще не успела упасть ниже пусковой и двигатель все еще можно запустить.
Таким образом, повышение надежности пуска дизельного двигателя и постоянной готовности транспортного средства к движению обеспечивается постоянным прогревом моторного масла, дизельного топлива и аккумуляторной батареи. Упрощение обеспечивается исключением лишних датчиков температуры, плотности и прозрачности, дополнительного масляного насоса и подогрева охлаждающей жидкости. Автономность обеспечивается независимостью работоспособности системы от наличия внешнего источника питания и постоянной подзарядкой аккумуляторной батареи электроэнергией от термоэлектрических модулей.