СИСТЕМА ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДГОТОВКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно для многоцелевой техники, а также гусеничных машин, в качестве системы предпусковой подготовки двигателей внутреннего сгорания для облегчения их запуска в условиях отрицательных температур.
Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания (смотри авторское свидетельство СССР №983301, 1982 г.), содержащее жидкостной подогреватель, снабженным котлом с камерой сгорания для нагрева охлаждающей жидкости, насосом подачи топлива к форсунке, установленной в камере сгорания, нагнетателем воздуха в камере сгорания, насосом прокачки охлаждающей жидкости, размещенными на валу электродвигателя, и магистралью отвода продуктов сгорания с подогревателем масла поддона двигателя, магистраль отвода продуктов сгорания выполнена с разветвлением на два трубопровода, первый из которых сообщен с впускным коллектором двигателя, а второй, снабженный подогревателем масла, - с поддоном двигателя, и в месте разветвления размещен орган взаимного изменения проходных сечений трубопроводов.
Недостатком известного устройства является то, что во время его работы продукты сгорания направляются во впускной коллектор двигателя и его поддон, что вызывает нагарообразование на стенках цилиндров двигателя и деталей кривошипно-шатунного механизма, а длительная работа жидкостного подогревателя при отрицательных температурах окружающего воздуха приводит к существенному разряду аккумуляторных батарей.
Наиболее близкой к предлагаемой системе предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания является система подогрева дизельного двигателя Д-30С с воздушным охлаждением (смотри: Николаев Л.А., Сташкевич А.П., Захаров И.А. «Системы подогрева тракторных дизелей при пуске». Москва. Машиностроение, 1977 г., с. 113-117, рис. 49), содержащее аккумуляторную батарею, двигатель, коренные подшипники, кожух поддона картера двигателя, подогреватель, подвод горячего воздуха к коренным подшипникам, подвод горячего воздуха к цилиндрам, направляющий кожух вентилятора системы охлаждения.
Недостатком известной системы подогрева дизельного двигателя с воздушным охлаждением является то, что длительная работа подогревателя при отрицательных температурах окружающего воздуха приводит к существенному разряду аккумуляторных батарей, а также неравномерному разогреву цилиндров и их головок при его работе, что приводит к снижению надежности запуска двигателя в условиях отрицательных температур.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение качества прогрева двигателя внутреннего сгорания для обеспечения его надежного пуска в условиях отрицательных температур, сокращение времени прогрева двигателя внутреннего сгорания, снижение затрат электрической энергии бортовых аккумуляторных батарей.
Сущность полезной модели заключается в том, что в систему подогрева дизельного двигателя с воздушным охлаждением, содержащее аккумуляторную батарею, двигатель, коренные подшипники, кожух поддона картера двигателя, подогреватель, подвод горячего воздуха к коренным подшипникам, подвод горячего воздуха к цилиндрам, направляющий кожух вентилятора системы охлаждения, дополнительно введены воздушный коллектор с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам, воздушная заслонка подвода горячего воздуха к цилиндрам, электродвигатель, на валу которого установлен вентилятор для подачи воздуха, теплогенератор, установленный на стенке теплообменника подогревателя, который представляет собой теплопередающее устройство, состоящее из корпуса цилиндрической формы, в котором размещен теплообменник с пульсирующей камерой сгорания и резонансной трубой, имеющий вход и выходы для воздуха, и выход для продуктов сгорания.
В отличие от известной системы, подвод горячего воздуха к цилиндрам осуществляется через воздушный коллектор с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам, а электромагнитный насос заменен на воздушный компрессор низкого давления в сборе с электрическим двигателем.
Таким образом, заявляемая система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что пульсирующая камера сгорания с резонансной трубой широко известна (смотри источник: Давыдов К.Н. «Теория авиационных реактивных двигателей». Часть 2. Прямоточные, пульсирующие и реактивные двигатели, г. Харьков, ХВАИВУ, 1955 г., с. 43).
Однако при введении пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой и теплогенератора в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую систему предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания, система проявляет новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».
Предлагаемая система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания представлена на фигуре.
Она состоит из кожуха поддона картера двигателя 1 с приемным и выпускным трубопроводами продуктов сгорания, теплопередающего устройства 2, электродвигателя 3 в сборе с вентилятором 4, теплогенератора 5, теплообменника 6, пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой 7, подвода горячего воздуха к коренным подшипникам 8, подвода горячего воздуха к цилиндрам 9, воздушной заслонки 10 подвода горячего воздуха к цилиндрам, воздушного коллектора с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11, причем теплопередающее устройство 2 через выход и приемный трубопровод продуктов сгорания соединено с кожухом поддона картера двигателя 1, через выходной трубопровод и подвод горячего воздуха 8 соединен с картером двигателя и через подвод горячего воздуха 9, воздушную заслонку 10, воздушный коллектор 11 с цилиндрами двигателя и их головками.
Вентилятор 4, установленный на входе для воздуха теплопередающего устройства 2, через вал жестко связан с электродвигателем 3, который через электрическую цепь соединен с теплогенератором 5, закрепленного на торцевой стенке теплообменника 6, в котором установлена пульсирующая камера сгорания с резонансной трубой 7.
Топливная смесь в камеру сгорания теплопередающего устройства 2 поступает из собственного топливного бака за счет избыточного давления, создаваемого компрессором низкого давления с электрическим приводом от аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).
Воспламенение топливной смеси в камере сгорания осуществляется системой электроискрового розжига с дистанционным пультом управления при помощи искровой свечи, транзисторного коммутатора и аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).
После выхода теплопередающего устройства 2 на стабильный режим работы подача напряжения от аккумуляторной батареи в систему электроискрового розжига и компрессор низкого давления с электрическим приводом прекращается. Горение в пульсирующей камере сгорания с резонансной трубой 7 поддерживается автоматически без затрат электрической энергии аккумуляторной батареи.
Система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
При включении пускового клапана на пульте управления топливо, находящееся в собственном баке системы, за счет избыточного давления создаваемого компрессором низкого давления с электрическим приводом (на фигуре не показано) вытесняется и поступает в камеру сгорания теплопередающего устройства 2, где смешивается с воздухом, нагнетаемым тем же компрессором и воспламеняется от искровой свечи (на фигуре не показано). Горячие продукты сгорания из пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой 7 проходят по теплообменнику 6, нагревают его стенки и передают тепло потоку воздуха, нагнетаемого вентилятором 4 с приводом от электродвигателя 3, который направляется по выходному трубопроводу из теплопередающего устройства 2, подводы горячего воздуха 8 и 9 к коренным подшипникам и цилиндрам двигателя. Двигатель разогревается горячим воздухом, подводимым как во внутреннюю полость картера, так и к цилиндрам, и их головкам.
Часть нагнетаемого воздуха из теплопередающего устройства 2 через подвод горячего воздуха к коренным подшипникам 8 подается во внутреннюю полость картера двигателя, отдает часть тепла коренным подшипникам, а остальное тепло другим деталям кривошипно-шатунного механизма, а также маслу, находящемуся в поддоне картера. Для выхода воздуха из внутренней полости картера используется сапун (на фигуре не показано).
Другая часть нагнетаемого воздуха из теплопередающего устройства 2 через подвод горячего воздуха к цилиндрам 9 направляется через открытую воздушную заслонку 10 к воздушному коллектору с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11 и через открытые впускные клапаны (например с помощью декомпрессионного механизма) поступает в цилиндры двигателя, через открытые выпускные клапаны выходит из цилиндров в выпускной коллектор двигателя. При движении горячего воздуха по воздушному коллектору с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11 осуществляется интенсивная теплоотдача газов и нагрев деталей впускного тракта и камер сгорания двигателя. Это обеспечивает подогрев всасываемого воздуха при запуске двигателя, повышение температуры сжатия и сокращение продолжительности запуска.
Воздушная заслонка 10 подвода горячего воздуха к цилиндрам 9 открывается при начале прогрева двигателя перед пуском, обеспечивает проход горячего воздуха с избыточным давлением к цилиндрам через впускной тракт в момент пуска и закрывается после достижения устойчивой работы двигателя.
Продукты сгорания из теплопередающего устройства 2 по трубопроводу направляются в кожух поддона картера двигателя 1 и разогревают масло.
Теплогенератор 5, закрепленный на торцевой стенке теплообменника 6, за счет разности температур между его сторонами, преобразует тепловую энергию в электрическую и обеспечивает автономную работу электродвигателя 3 в сборе с вентилятором 4 для всасывания и нагнетания воздуха, а также заряд аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).
Введение в систему предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания теплопередающего устройства 2, позволит:
- обеспечить автоматическое поддержание горения в пульсирующей камере сгорания с высокой тепловой мощностью без затрат электрической энергии бортовых аккумуляторных батарей;
- поддержать заряд аккумуляторных батарей, не допуская их разряжения.
Это позволяет сократить время и повысить качество прогрева двигателя внутреннего сгорания, обеспечивая его надежный пуск.