Автоматически управляемая приточно-нагреваемая система вентиляции картера поршневого двигателя

Полезная модель относится к области транспортного двигателестроения, в частности к средствам снижения активности конденсационных процессов в картерном пространстве и температуры точки росы картерных газов поршневых двигателей автомобильного транспорта, применяемого в условиях отрицательных температур холодного климата.
Известен способ облегчения пуска двигателя внутреннего сгорания в холодную погоду [СССР 79827, 26.02.1960], представляющий собой электронагревательный элемент, помещённый в картер.
Недостатками данного способа является местный нагрев масла, вероятность окисления углеводородов масла на границе раздела между маслом и поверхностью нагревательного элимента, отсутствие автоматизированного управления.
Известен способ прогрева транспортных дизельмоторов в зимнее время перед пуском их в ход [СССР 54462, 31.01.1939], состоящий из пускового мотора, фильтра, соответственно рассчитанной рубашки, заслонки, двойных стенок, змеевика, уложенного в масляном поддоне.
Недостатками данного способа является наличие шума и вибрации, наличие газов, загрязняющих окружающую среду, потребность в обслуживании пускового мотора, громоздкость конструкции, отсутствие автоматизированного управления.
Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемой полезной модели является способ и устройство для подогрева транспортных двигателей перед пуском в ход [СССР 78041, 1970], состоящий из регулируемых заслонок, электронагревательного элемента, фильтра, воздушного насоса.
Недостатками данного способа и устройства является отсутствие автоматизированного управления.
Задачей полезной модели является снижение активности конденсационных процессов и температуры точки росы газов в картерном пространстве, при реализации действительного цикла двигателя на низкотемпературном режиме.
При этом достигаются следующие технические результаты:
1. Возможность автоматического включения / выключения системы в зависимости от температуры в картерном пространстве.
2. Функционирование системы в режиме реализации действительного цикла двигателя.
Преимуществом предлагаемого решения является наличие комплекта управляющих электрических приборов и элементов системы, обеспеченных электрическим питанием от бортовой сети автомобиля.
Указанные технические результаты достигаются за счёт того, что термореле, установленное в поддон картерного пространства, определяет температуру в его объёме и выдаёт соответствующий электрический, управляющий сигнал на реле электромагнитное. Реле электромагнитное замыкает контактную группу и подаёт напряжение на вход нагревателя, нагнетателя и привод заслонки.
Полезная модель поясняется прилагаемым рисунком и нижеследующим описанием, где на фигуре 1 приведён вид поршневого двигателя сбоку в сборе с автоматически управляемой приточно-нагреваемой системой вентиляции картера.
Автоматически управляемая приточно-нагреваемая система вентиляции картера включает в себя термореле 2, установленное в поддон картера 1, термореле настроено на замыкание контактов при температуре ниже плюс 44°С. Выход термореле соединён с входом в реле электромагнитного 3. Выход контактов контактной группы реле электромагнитного соединён с входами потребителей: нагревателем 4, нагнетателем 5, заслонкой 6. Воздушный фильтр 7 и воздухозаборник 8 необходимы для захвата и очистки атмосферного воздуха.
Автоматически управляемая приточно-нагреваемая система вентиляции картера работает следующим образом. Поскольку система предназначена для снижения активности конденсационных процессов и температуры точки росы, то потребность в её работе возникает в условиях низкотемпературного режима, а именно при температуре ниже температуры точки росы в объёме картерного пространства плюс 44°С. При работе поршневого двигателя на оптимальном температурном режиме температура в картерном пространстве превышает данное значение, поэтому контакты термореле 2 находятся в разомкнутом состоянии, управляющий электрический сигнал на входе в реле электромагнитное 3 отсутствует, а значит контакты контактной группы в разомкнутом состоянии не обеспечивают подачу напряжения на потребители: нагреватель 4, нагнетатель 5, привод заслонки 6. Все потребители отключены, заслонка закрыта. Такое состояние системы можно назвать исходным.
При снижении температуры картерного пространства ниже значения плюс 44 °С (низкотемпературное состояние двигателя) в термореле 2 происходит замыкание контактов. Замыкание контактов приводит к подаче электрического управляющего сигнала на реле электромагнитное 3. Контакты контактной группы реле электромагнитного 3 смыкаются и обеспечивают подачу напряжения потребителям: нагревателю 4, нагнетателю 5, приводу заслонки 6. Заслонка 6 открывается, нагреватель 4 и нагнетатель 5 начинают работать.
Влагосодержание картерных газов по оценкам специалистов составляет 64 грамма на килограмм сухих газов. В тоже время характерной особенностью атмосферного воздуха в условиях отрицательных температур является его низкое влагосодержание. Подаваемый в картерное пространство атмосферный воздух, проходит через фильтр 7, нагревается в нагревателе 4, смешивается с газами, поступающими из камеры сгорания через сопряжения деталей цилиндропоршневой группы. Влагосодержание смеси воздуха и газов, а также температура точки росы получают некоторое усреднённое значение и зависят от двух параметров: расхода картерных газов от реализации рабочего цикла двигателя и производительности нагнетателя 5.
Давление насыщения газов в картерном пространстве зависит от температуры. Повышение температуры нагнетаемого атмосферного воздуха, проходящего через нагреватель 4, повышает общую температуру смеси газов и воздуха в картерном пространстве.  При этом увеличивается разница между давлением насыщения и парциальным давлением паров, что снижает активность (вероятность) конденсационных процессов.
Работа двигателя низкотемпературного состояния сопровождается повышением температуры, что обеспечивает достижение температуры точки росы картерных газов плюс 44°С. При этом контакты термореле 2 размыкаются, подача электрического управляющего сигнала прекращается, контакты контактной группы реле электромагнитного 3 размыкаются, отключается подача напряжения от потребителей: нагревателя 4, нагнетателя 5, привода заслонки 6. Нагреватель 4 и нагнетатель 5 прекращают работу, заслонка 6 закрывается, таким образом, вся система принимает исходное состояние.
Использование новых элементов: термореле 2, реле электромагнитного 3, электрический привод заслонки 6 обеспечивает возможность автоматического управления приточно-нагреваемой системы вентиляции картера в режиме реализации действительного цикла двигателя.
Предлагаемая полезная модель – автоматически управляемая приточно-нагреваемая система вентиляции картера может проектно включаться в конструкцию поршневых двигателей, серийно изготавливаемых промышленным способом.