УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ТАНКА ОТ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Полезная модель относится двигателестроению, в частности к системам управления двигателей внутреннего сгорания. Полезная модель решает задачу защиты дизельного двигателя от аварийных ситуаций, в случае падения давления в системе смазки двигателя, снижения эксплуатационных свойств масла (вязкости), превышения предельно допустимой температуры охлаждающей жидкости позволяет автоматически останавливать двигатель или управлять режимами его работы путем управления подачей топлива к топливному насосу высокого давления. Полезная модель позволит повысить надежность, долговечность и эффективность работы двигателя.
Известен механизм аварийной остановки двигателя (патент на изобретение РФ №2185519 МПК F02D 17/04 от 20.07.2002 г.) [1], состоящий из корпуса, подпружиненного золотника, гидравлически связанного с масляной и топливной системами, а механически - с электромагнитом, причем последний имеет электрическую связь с бортовой сетью танка через выключатель.
Недостатком данного устройства является то, что оно защищает двигатель только в случае падения давления в системе смазки ниже допустимого значения.
Технический результат направлен на защиту двигателя от работы без масла, от работы на масле, утратившем заданные эксплуатационные свойства (вязкость), от перегрева двигателя.
Технический результат достигается тем, что в механизм аварийной остановки двигателя, состоящий из корпуса, подпружиненного золотника, гидравлически связанного с масляной и топливной системами, а механически с электромагнитом, причем последний имеет электрическую связь с бортовой сетью танка через выключатель, дополнительно устанавливается кронштейн, два электромагнитных клапана с золотниками, гидравлически связанных с топливной системой, а механически с электромагнитами, электронный блок управления с элементом сравнения значений параметров вязкости масла, реле времени и усилителем электрического сигнала (далее по тексту электронный блок управления), выполненный с возможностью подачи сигнала на электромагниты электромагнитных клапанов, имеющий постоянную электрическую связь с бортовой сетью и конечным выключателем избирателя передач, выход которого дополнительно соединен с электронным блоком управления, датчик предельной температуры охлаждающей жидкости, выход которого дополнительно соединен с электронным блоком управления, датчик вязкости масла, установленный в масляную магистраль системы смазки двигателя, выполненный с возможностью подачи сигнала на электронный блок управления, сигнальная лампа «Заменить масло».
Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам управления двигателей внутреннего сгорания. Известные аналоги обеспечивают остановку двигателя при срабатывании системы коллективной защиты (СКЗ), при нажатии на кнопку "Аварийная остановка двигателя", автоматически при падении давления масла ниже допустимого значения либо автоматически переводит двигатель в безопасный режим работы при превышении предельно допустимой температуры охлаждающей жидкости.
Применение устройства, обеспечивающего автоматическую защиту двигателя при аварийной ситуации (падение давления масла в системе смазки, потеря эксплуатационных свойств масла вследствие его разжижения топливом или охлаждающей жидкостью, превышение температуры охлаждающей жидкости свыше допустимой), в процессе эксплуатации позволит повысить надежность, безотказность и долговечность двигателя танка.
Поэтому в настоящее время возникает необходимость разработки и внедрения дополнительного автоматического устройства, повышающего надежность двигателя в процессе эксплуатации бронетанковой техники.
Задачей настоящего технического решения является разработка устройства защиты двигателя танка от аварийных ситуаций, возникающих в случае уменьшения давления масла в масляной системе ниже допустимой величины, в случае работы двигателя на масле, утратившем эксплуатационные свойства (вязкость), а также в случае превышения предельно допустимой температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя, путем установки дополнительного устройства, состоящего из кронштейна, трех электромагнитных клапанов с золотниками, один из которых гидравлически связан с масляной и топливной системами, а механически - с электромагнитом, причем последний имеет электрическую связь с бортовой сетью танка через выключатель, два других золотника гидравлически связаны с топливной системой, а механически с электромагнитами, которые имеют электрическую связь с электронным блоком управления, выполненным с возможностью подачи сигнала на электромагниты электромагнитных клапанов, имеющий постоянную электрическую связь с бортовой сетью и конечным выключателем избирателя передач, датчик предельной температуры охлаждающей жидкости, выход которого дополнительно соединен с электронным блоком управления, датчик вязкости масла, установленный в масляную магистраль системы смазки двигателя, выполненный с возможностью подачи сигнала на электронный блок управления, сигнальной лампы «Заменить масло».
Предлагаемое устройство защиты двигателя танка от аварийных ситуаций изображено на фиг. 1 и фиг. 2, состоит из кронштейна 1 (см. фиг. 1), смонтированных на нем и последовательно соединенных электромагнитных клапанов с золотниками 2, 3, 4 (см. фиг. 1), один из которых гидравлически связан с масляной и топливной системами, а механически - с электромагнитом, причем последний имеет электрическую связь с бортовой сетью танка через выключатель 22 (см. фиг. 2), два других золотника гидравлически связаны с топливной системой, а механически с электромагнитами, которые имеют электрическую связь с электронным блоком управления 5 (см. фиг. 1), датчика вязкости масла 25 (см. фиг. 2), установленного в масляную магистраль системы смазки двигателя и выполненного с возможностью подачи сигнала на электронный блок управления, датчика предельной температуры охлаждающей жидкости 28 (см. фиг. 2), установленного в магистраль системы охлаждения двигателя, выход которого дополнительно соединен с электронным блоком управления, сигнальной лампы «Заменить масло» 27 (см. фиг. 2). Электромагнитный клапан 2 (см. фиг. 1) состоит из корпуса 6 (см. фиг. 1), золотника 7 (см. фиг. 1), пружины 8 (см. фиг. 1), электромагнита 9 (см. фиг. 1). Электромагнитный клапан 3 (см. фиг. 1) состоит из корпуса 10 (см. фиг. 1), золотника 11 (см. фиг. 1), пружины 12 (см. фиг. 1), электромагнита 13 (см. фиг. 1). Электромагнитный клапан 4 (см. фиг. 1) состоит из корпуса 14 (см. фиг. 1), золотника 15 (см. фиг. 1), пружины 16 (см. фиг. 1), электромагнита 17 (см. фиг. 1).
На фиг. 2 представлена схема компоновки устройства защиты двигателя танка от аварийных ситуаций.
Устройство защиты двигателя танка от аварийных ситуаций 18 (см. фиг. 2) устанавливается между топливным фильтром тонкой очистки 19 (см. фиг. 2) и топливным насосом высокого давления 20 (см. фиг. 2), что обеспечивает быструю остановку двигателя 21 (см. фиг. 2) в случае уменьшения давления масла в масляной системе, работы двигателя на масле с низкими эксплуатационными свойствами или перевод его на оптимальный режим работы в случае превышения температуры охлаждающей жидкости выше предельно допустимой, путем автоматического управления подачей топлива в двигатель.
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем. Перед пуском двигателя после длительной стоянки машины топливная система прокачивается насосом БЦН-1 или ручным топливоподкачивающим насосом РНМ-1, для чего рукоятка топливораспределительного крана устанавливается в положение "Баки включены", и включается тумблер 22 (см. фиг. 2). При этом кнопка клапана выпуска воздуха должна быть утоплена. С включением тумблера 22 (см. фиг. 2) напряжение бортовой сети подается на обмотку электромагнита 9 (см. фиг. 1). В результате якорь электромагнита, сжимая пружину 8 (см. фиг. 1), переместит золотник 7 (см. фиг. 1) и соединит топливный канал в золотнике с трубопроводом, обеспечивая подачу топлива от фильтра тонкой очистки 19 (см. фиг. 2) к топливному насосу высокого давления (ТНВД) 20 (см. фиг. 2).
После удаления воздуха из топливной системы и создания насосом МЗН-2 давления масла в масляной системе механик-водитель запускает двигатель и выключает тумблер 22 (см. фиг. 2), обесточивая обмотку электромагнита. Причем после пуска двигателя и вывода его на режим минимально устойчивой частоты вращения холостого хода рукояткой ручной подачи, золотник 7 (см. фиг. 1) под действием давления масла (свыше 0,2 МПа) остается в прежнем положении, сжимая пружину 8 (см. фиг. 1) и обеспечивая подачу топлива к ТНВД.
-1
При работе двигателя на эксплуатационной частоте вращения коленчатого вала (n=1600-1900 мин) давление масла, нагнетаемое масляным насосом 23 (см. фиг. 2), в масляной системе составляет 0,5-1,0 МПа, что надежно удерживает золотник 7 (см. фиг. 1) в положении, изображенном на фиг. 1. При этом канал золотника 7 (см. фиг. 1) остается связанным с топливным трубопроводом от топливоподкачивающего насоса 24 (см. фиг. 2) и соединяет фильтр тонкой очистки с топливным насосом высокого давления 20 (см. фиг. 2).
В случае уменьшения давления масла в масляной системе по различным причинам ниже 0,2 МПа золотник 7 (см. фиг. 1) под действием пружины 8 (см. фиг. 1) перемещается, перекрывая своим корпусом топливный трубопровод. Подача топлива прекращается и двигатель останавливается.
После выявления причины уменьшения давления масла и устранения неисправности двигатель запускается. Для этого необходимо снова включить тумблер 22 (см. фиг. 2), прокачать топливную систему, как было рассмотрено выше, запустить двигатель и выключить тумблер 22 (см. фиг. 2).
При работе двигателя сигнал от датчика вязкости масла 25 (см. фиг. 2), установленного в масляную магистраль системы смазки двигателя после масляного центробежного фильтра МЦ-1 26 (см. фиг. 2) и выполненного с возможностью подачи сигнала на электронный блок управления, подается на электронный блок управления 5 (см. фиг. 2). В случае отклонения вязкости масла ниже допустимой нормы, электронный блок управления 5 (см. фиг. 2) подает электрический сигнал на сигнальную лампу «Заменить масло» 27 (см. фиг. 2) на выносном пульте механика-водителя и через усилитель на электромагнит 13 (см. фиг. 1), который перемещает золотник 11 (см. фиг. 1), перекрывая магистраль подачи топлива в ТНВД. Подача топлива прекращается и двигатель останавливается. Это защищает элементы кривошипно-шатунного механизма, цилиндропоршневой группы, механизма распределения двигателя и др. от повышенного износа и увеличения температуры сопряженных элементов, что в конечном итоге повышает надежность, безотказность и долговечность двигателя.
При работе двигателя в штатном режиме сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости поступает на указатель температуры на щитке механика водителя, который обязан следить за температурным режимом. В случае если температура охлаждающей жидкости вышла за пределы рекомендуемой (вода 70-100 °С, антифриз 70-95 °С), механик-водитель должен перейти на низжую передачу и увеличить обороты коленчатого вала двигателя и добиться снижения температуры охлаждающей жидкости к рекомендуемым параметрам. Если механик-водитель не заметил роста температуры или не смог добиться ее снижения путем изменения режима работы двигателя и она достигла предельно-допустимой величины (вода 120 °С, антифриз 105 °С), от датчика предельной температуры охлаждающей жидкости 28 (см. фиг. 2) подается электрический сигнал на сигнальную лампу «Температура ОЖ» и электронный блок управления 5 (см. фиг. 2), в котором включается реле времени на пять минут. Электронный блок управления 5 (см. фиг. 2) через усилитель электрических сигналов подает сигнал электромагнит 17 (см. фиг. 1), который перемещает золотник 15 (см. фиг. 1), перекрывая 1/3 магистрали подачи топлива в топливный насос высокого давления. Подача топлива в ТНВД автоматически уменьшается, что приводит к снижению частоты вращения коленчатого вала двигателя и механик-водитель будет вынужден перейти на низшую передачу, вплоть до остановки, чтобы не дать двигателю заглохнуть. При включении нейтральной передачи срабатывает конечный выключатель 29 (см. фиг. 2) на избирателе передач и подается электрический сигнал на электронный блок управления 5 (см. фиг. 2), который снимает напряжение с электромагнита 17 (см. фиг. 1), золотник 15 (см. фиг. 1) под действием пружины 16 (см. фиг. 1) возвращается в исходное положение, полностью открывая магистраль «а» подачи топлива к ТНВД. Механик-водитель получает возможность управлять подачей топлива и увеличивать частоту вращения коленчатого вала двигателя, что способствует снижению температуры. Если данные действия не привели к снижению температуры охлаждающей жидкости к рекомендуемым значениям в течение 5 минут, срабатывает реле времени, электронный блок управления 5 (см. фиг. 2) подает электрический сигнал на электромагнит 13 (см. фиг. 1), который перемещает золотник 11 (см. фиг. 1), перекрывая магистраль подачи топлива к ТНВД, что приводит к остановке двигателя. После остановки двигателя электронный блок управления 5 (см. фиг. 2) подает сигнал на переключатель «Свеча-мотор» 30 (см. фиг. 2) и автоматически включается насосный узел подогревателя, что обеспечивает прокачку охлаждающей жидкости через двигатель в течение заданного времени и тем самым обеспечивается отвод тепла от высокотемпературных деталей двигателя.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство защиты двигателя танка от аварийных ситуаций отличается введением в него дополнительных элементов, а именно: кронштейна, двух электромагнитных клапанов с золотниками, гидравлически связанных с топливной системой, а механически с электромагнитами, электронного блока управления с элементом сравнения значений параметров вязкости масла, реле времени и усилителем электрического сигнала, выполненного с возможностью подачи сигнала на электромагниты электромагнитных клапанов, имеющего постоянную электрическую связь с бортовой сетью и конечным выключателем избирателя передач, датчика предельной температуры охлаждающей жидкости, выход которого дополнительно соединен с электронным блоком управления, датчика вязкости масла, установленного в масляную магистраль системы смазки двигателя, выполненного с возможностью подачи сигнала на электронный блок управления, сигнальной лампы «Заменить масло».
Введение указанных элементов позволит дополнительно защитить двигатель танка от аварийных ситуаций в случае работы двигателя на масле, утратившем эксплуатационные свойства (вязкость), а также в случае превышения предельно допустимой температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя.
Таким образом, предлагаемое устройство защиты двигателя танка от аварийных ситуаций уменьшает вероятность выхода двигателя из строя при возникновении аварийных ситуаций и соответствует критерию «Существенные отличия».
Источники информации
1. Патент РФ 2185519, МПК F02D 17/04, F01M 1/22. Механизм аварийной остановки двигателя [Текст] / Москалев B.C., и др., заявитель и патентообладатель: Общевойсковая академия вооруженных сил Российской Федерации №2000129255/06; заявл. 24.11.2000; опубл. 20.07.02.