АВТОНОМНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДОГРЕВА И ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к устройствам для поддержания температуры системы и облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания.
Известна стационарная установка для подогрева систем тепловозных двигателей [ППМ. №59743, МПК F02N 17/06, опубл. 27.12.2006]. Установка состоит из центробежного насоса, системы охлаждения дизеля, перед основным водяным насосом дизеля во всасывающем трубопроводе установлен промежуточный патрубок с дисковой заслонкой. Установлены подводящий и отводящий патрубки, оборудованные перепускными вентилями и соединительными головками, и подключенной низковольтной электрической цепи тепловоза к внешнему источнику электроэнергии постоянного тока. В тепловозе система охлаждения выполнена по схеме "восьмерка", на которой дополнительно установлен циркулярный водяной насос и подключен к сети переменного тока, а на выходе из системы охлаждения дизеля установлено термореле, а на выходе из водяных коллекторов секций тепловоза установлен нагревательный элемент.
Однако такая установка является не автономной и не автоматической, требующей участия оператора. Установка не предназначена для подогрева масла и топлива и не имеет возможности оперативного отслеживания неполадок системы.
Известно устройство для поддержания систем двигателей внутреннего сгорания в прогретом и безотказном предпусковом состоянии [ППМ №69929, МПК F02N 17/06, опубл. 10.01.2008]. Устройство содержит штатную водяную систему охлаждения основного дизеля с водяным насосом, топливную систему с топливоподкачивающим насосом, электрический подогреватель воды, водотопливный теплообменник и аккумуляторную батарею,
подключенные к источнику электроэнергии. Введен в качестве источника электроэнергии вспомогательный дизель-генератор малой мощности. Так же в систему входя маслопрокачивающий насос, подогреватель масла, датчики температуры воды и масла, запорные вентили и электромагнитные контакторы, электроуправляемые клапана и блок управления. Система охлаждения вспомогательного дизель - генератора подключена к штатной водяной системе охлаждения основного дизеля. Система топливоподачи вспомогательного дизель - генератора подключена к топливной системе основного дизеля. Электроприводы топливоподкачивающего, маслопрокачивающего, водяного насосов и аккумуляторная батарея подключены через электромагнитные контакторы к генератору вспомогательного дизель - генератора, к которому также подключены электромагнитные контакторы подогреватели воды и масла. При этом все выходы электромагнитных контакторов и электроуправляемых клапанов и выходы с датчиков температуры воды и масла соединены с блоком управления, а выхлопной коллектор вспомогательного дизель - генератора малой мощности соединен с подогревателем воды.
Однако такая система имеет низкий КПД за счет использования в качестве источника тепла только одной дизель - генераторной установки. Неудобство в работе вызывает использование ручных вентилей и сложных электромагнитных клапанов. Система имеет низкую надежность за счет работы дизель - генераторной установки основную часть времени на малых нагрузках. Так же неудобство вызывает невозможность регулировки нагрузки в широких диапазонах.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков, выбранной в качестве прототипа, является автономная автоматическая система подогрева и поддержания предпусковых температурных условий двигателей внутреннего сгорания большой мощности [ППМ №70693, МПК F02N 17/06, опубл. 10.02.2008]. Система содержит два жидкостных подогревателя с электронным управлением микропроцессорным
контроллером, которые подключены к основной магистрали штатной системы охлаждения двигателя через дополнительные трубопроводы и обратных клапана, один из которых установлен на участке основной магистрали штатной системы охлаждения, а два других на выходе каждого из жидкостных подогревателей. Так же в системе установлены дополнительно масляный насос, датчик температуры масла, два датчика температуры теплоносителя, установленные по одному на выходе каждого жидкостного подогревателя, пульт управления, микропроцессорный контроллер, содержащий приемно-передающий 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.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, является то, что такая система имеет ограниченное время работы, зависящее от емкости аккумуляторных батарей и низкого срока службы аккумуляторных батарей, а так же большие габаритные размеры за счет использования дополнительных аккумуляторных батарей большой мощности. Система не предусматривает заряд и подогрев аккумуляторных батарей, эффективный подогрева топлива и масла и требует малые интервалы времени между плановым обслуживанием.
Задачей, на решение которой направленно заявленная полезная модель, является создание системы подогрева и поддержания температурных условий дизельных двигателей транспортных средств имеющей высокую эксплуатационную надежность и КПД, небольшие габаритные размеры, а так же эффективный способ оповещения оператора о состоянии системы.
При осуществлении полезной модели поставленную задачу можно решить за счет достижения технического результата, который заключается:
- в возможности достижения максимального КПД за счет того, что мощность дизель - генераторной установки подбирается таким образом, чтобы при работе системы мощность двигателя не падала ниже 50%, тем самым мы достигаем максимальный КПД и надежность;
- в возможности использования системы для двигателей с двухконтурной системой охлаждения за счет установки во второй контур системы жидкостного подогревателя, который включается автоматически при нехватки мощности, производимой дизель - генераторной установкой для двух контуров;
- в облегчении работы оператора за счет автоматической системы оповещения о неполадках и увеличении интервалов между обслуживанием системы, уведомлении о наступлении срока очередного обслуживания, возможности передачи данных по GPRS о состоянии системы эксплуатирующей и обслуживающей организациям.
Технический результат достигается тем, что к магистрали штатной системы охлаждения подключены дополнительные трубопроводы. В систему установлены обратные клапаны, дополнительно масляный насос, топливный насос и два насоса для полной циркуляции воды в контурах, датчики температуры теплоносителей, микропроцессорный контроллер с записанной программой управления, содержащий приемно-передающий модуль GSM и подключенный при помощи кабеля к пульту управления, электронным блокам управления. Так же в систему установлена дизель - генераторная установка малой мощности, включающаяся автоматически при включении всей системы в целом, в качестве охлаждения которой используется антифриз и у выхода из которой установлен циркуляционный насос и теплообменный аппарат антифриз-вода. Причем мощность дизель - генераторной установки подбирается таким образом, чтобы при работе системы мощность двигателя не падала ниже 50%, тем самым мы достигается максимальный КПД и надежность. Отработанные выхлопные газы двигателя попадают в установленный в системе теплообменный аппарат
выхлопных газов, где отдают свое тепло воде первого контура двигателя транспортного средства. Дополнительно в систему установлены два электрических котла, состоящих из блоков тэн, с возможностью ступенчатой регулировки мощности. Для подогрева моторного масла используется штатный теплообменный аппарат, а в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водомасляный теплообменный аппарат. Насос включается и выключается по датчику температуры масла.
Для подогрева дизельного топлива используется штатный теплообменный аппарат, а в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водо-топливный теплообменный аппарат. Для циркуляции топлива используется насос, включающийся и выключающийся по датчику температуры топлива. Для зарядки аккумуляторной батареи и подогрева используется зарядное устройство, питающееся от дизель - генераторной установки. Так же во второй контур системы дополнительно установлен жидкостный подогреватель, включающийся автоматически для его подогрева при нехватке мощности, производимой дизель-генераторной установкой для двух контуров.
Подогрев воздуха в кабине осуществляется за счет включения вентилятора штатного калорифера. Регулировка температура воздуха осуществляется автоматически по датчику температуры расположенного в кабине.
Ручное включение, выключение системы и индикация параметров работы системы осуществляется с помощью панели управления и индикации.
Автоматические включение системы и выключение двигателя транспортного средства осуществляется по данным датчика температуры окружающего воздуха, датчика движения и времени. При помощи приемно-передающего модуля GSM имеется возможность передачи данных о состоянии системы по GPRS эксплуатирующей и обслуживающей организациям.
На фиг.1 изображена схема автономной автоматической системы подогрева и поддержания температурных условий дизельных двигателей транспортных средств.
К магистрали штатной системы охлаждения 1 и 2 подключены дополнительные трубопроводы. В систему установлены обратные клапаны 3 и 4, дополнительно масляный насос 5, и два насоса 6 и 7 для полной циркуляции воды в контурах, датчики температуры 8 масла, 9 топлива, 10 и 11 воды, микропроцессорный контроллер 12 с записанной программой управления, содержащий приемно-передающий модуль GSM и подключенный при помощи кабеля к панели управления 13. Так же в систему установлена дизель - генераторная установка 14 малой мощности, включающаяся автоматически при включении всей системы в целом, в качестве охлаждения которой используется антифриз и у выхода из которой установлен циркуляционный насос 15 и теплообменный аппарат антифриз-вода 16. Причем мощность дизель - генераторной установки 14 подбирается таким образом, чтобы при работе системы мощность двигателя не падала ниже 50%, тем самым мы достигаем максимальный КПД и работоспособность. Отработанные выхлопные газы двигателя попадают в установленный в системе теплообменный аппарат выхлопных газов 17, где отдают свое тепло воде первого контура двигателя транспортного средства. Дополнительно в систему установлены два электрических котла 18 и 19, состоящих из блоков тэн, с возможностью ступенчатой регулировки мощности. Для подогрева моторного масла используется штатный теплообменный аппарат 20, а в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водомасляный теплообменный аппарат. Масляный насос 5 включается и выключается по датчику температуры масла 8.
Для подогрева дизельного топлива используется штатный теплообменный аппарат 21, а в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водо-топливный теплообменный аппарат.
Для циркуляции топлива используется насос 22, включающийся и выключающийся по датчику температуры топлива 9. Для зарядки аккумуляторной батареи 23 и подогрева используется зарядное устройство 24, питающееся от дизель - генераторной установки 14. Так же во второй контур системы дополнительно установлен жидкостный подогреватель 25, включающийся автоматически для его подогрева при нехватке мощности, производимой дизель - генераторной установкой 14 для двух контуров.
Подогрев воздуха в кабине осуществляется за счет включения вентилятора 26 штатного калорифера 27. Регулировка температура воздуха осуществляется автоматически по датчику температуры 28 расположенного в кабине.
Ручное включение, выключение системы и индикация параметров работы системы осуществляется с помощью панели управления и индикации 29.
Автоматические включение системы и выключение двигателя транспортного средства осуществляется по данным датчика температуры окружающего воздуха 30, датчика движения 31 и времени.
Конструкция системы подогрева и поддержания температурных условий дизельных двигателей транспортных средств работает следующим образом.
При включении системы автоматически включается дизель-генераторная установка 14, в качестве охлаждения которого используется антифриз. Нагретый антифриз от работы дизель-генераторной установки 14 с помощью циркуляционного насоса 15 попадает в водяной теплообменник 16, где отдает свое тепло воде горячего контура двигателя транспортного средства. Отработанные выхлопные газы из двигателя попадают в теплообменник выхлопных газов 17, где отдают свое тепло воде горячего контура двигателя транспортного средства. Выработанная электроэнергия дизель-генераторной установки 14 подается на котел 18 или 19, или на 18 и 19 в зависимости от температуры воды в контурах.
Мощность дизель-генераторной установки 14 подбирается таким образом, чтобы при работе системы мощность двигателя не падала ниже 50%, тем самым мы достигаем максимальный КПД и работоспособность. Электрические котлы 18, 19 сделаны из блоков тэн с возможностью ступенчатой регулировки мощности 50% и 100% каждый. Суммарная мощность электрокотлов превышает максимально выдаваемую мощность генератора дизель-генераторной установки 14. Для полной циркуляции воды в контурах двигателя транспортного средства используются насосы 6, 7 и обратные клапана 3, 4.
Во второй контур установлен жидкостный подогреватель 25 три нехватки мощности производимой для двух контуров, то вся энергия дизель-генераторной установки 14 тратится на нагрев первого контура, а для подогрева второго контура включается жидкостный подогреватель 25.
Для подогрева моторного масла используется штатный теплообменный аппарат 20, в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водомасляный теплообменный аппарат. Для циркуляции масла используется насос 5. Масляный насос 5 включается и выключается по датчику температуры масла 8.
Для подогрева дизельного топлива используется штатный теплообменный аппарат 21, в случае его отсутствия дополнительно устанавливается кожухотрубный водо-топливный теплообменный аппарат. Для циркуляции топлива используется насос 22. Топливный насос 22 включается и выключается по датчику температуры топлива 9.
Для зарядки аккумуляторной батареи 23 и подогрева используется зарядное устройство 24, питающееся от дизель - генераторной установки 14. Так же во второй контур системы дополнительно установлен жидкостный подогреватель 25, включающийся автоматически для его подогрева при нехватке мощности, производимой дизель - генераторной установкой 14 для двух контуров.
Подогрев воздуха в кабине осуществляется за счет включения вентилятора 26 штатного калорифера 27. Регулировка температура воздуха осуществляется автоматически по датчику температуры 28 расположенного в кабине.
Ручное включение, выключение системы и индикация параметров работы системы осуществляется с помощью панели управления и индикации 29.
Автоматические включение системы и выключение двигателя транспортного средства осуществляется по данным датчика температуры окружающего воздуха 30, датчика движения 31 и времени.