Система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згоряння з утилізацією теплоти тепловим акумулятором

Реферат: Система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згорання з утилізацією теплоти тепловим акумулятором містить насос з регульованим електричним приводом, триступеневий клапан з електромагнітним управлінням від електронного блока і датчиків температури, зв'язаних з електронним блоком, встановлених на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння і радіатор, тепловий акумулятор, клапани випускної системи, клапани байпаса та клапани вимикання теплообмінника. Система має блок керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску і блок керування пуском двигуна. UA 70168 U (54) СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ОХОЛОДЖУЮЧОЇ РІДИНИ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ З УТИЛІЗАЦІЄЮ ТЕПЛОТИ ТЕПЛОВИМ АКУМУЛЯТОРОМ UA 70168 U UA 70168 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до систем регулювання двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). Система електронного регулювання охолодження двигуна (ЕРОД), розроблена французькою фірмою "Valeo" для легкових автомобілів, що мають двигуни з робочим обсягом 3 від 1100 до 1400 см може служити аналогом системи. Електричні датчики Д2 системи на вході і виході рідини з двигуна, подають сигнали в електронний модуль керування, що, у свою чергу, регулює роботу електровентилятора й електронасоса. Як показали випробування, застосування такої системи на автомобілях, у залежності від режиму руху, забезпечує економію палива від 1,3 % до 5,5 %, а при холодному пуску навіть до 20 % - 24 % [1]. Недоліком системи є те, що перемикання контурів сорочки охолодження відбувається за допомогою класичного термостата, що не забезпечує високої якості регулювання теплового стану двигуна, а також не забезпечує можливість здійснювати автоматичний повторнокороткочасний режим роботи шляхом періодичного чергування його роботи і зупинки (циклічний режим) в залежності від температури теплоносія в водяній сорочці блока циліндрів двигуна. Відома система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти [2], що містить насос з регульованим електричним приводом, двопозиційний клапан з електромагнітним управлінням від електронного блока і датчиків температури, зв'язаних з електронним блоком, встановлених на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння і радіатор, тепловий акумулятор, який включено у великий контур циркуляції малого контуру охолодження двигуна, клапани випускної системи, клапани байпасу та клапани вимикання теплообмінника. Дана система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти має недолік - це те, що є певна залежність теплової енергії теплового акумулятора, що накопичується ним від температури відпрацьованих газів, від часу зупинки двигуна в непрацюючому стані, і як наслідок суттєве охолодження двигуна і його систем. В реальних умовах експлуатації цей недолік призводить до того, що споживач не має можливості вільно здійснювати пуск двигуна без спеціальної передпускової підготовки при тривалому простоюванні, тобто у двигуна відсутня спроможність здійснювати "гарячий прогрів" двигуна і енергетичної установки в цілому [3, 4]. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності використання палива та досягнення більшої зручності в утилізації теплоти відпрацьованих газів й охолоджувальної рідини, та підтримання температури рідини в системі охолодження при заглушеному ДВЗ в межах температур "гарячого прогріву" (50-70 °C, в залежності від експлуатаційних вимог й заводської інструкції) при низьких температурах оточуючого повітря в реальних умовах експлуатації, а при зменшенні температури теплоносія в тепловому акумуляторі - підтримання її у встановлених межах за рахунок теплоти відпрацьованих газів ДВЗ шляхом здійснення автоматичного повторно-короткочасного режиму роботи ДВЗ при періодичному чергуванні його роботи і зупинки (циклічний режим). При цьому для вирішення задачі і в межах вимог, встановлених заводською інструкцією щодо підтримання необхідного передпускового значення тиску в системі мащення ДВЗ, забезпечення безпечних експлуатаційних умов означеного автоматичного повторно-короткочасного режиму роботи ДВЗ за допомогою блока керування пуском двигуна, необхідне обов'язкове проведення відповідного автоматичного передпускового прокачування оливи для досягнення встановленого значення цього тиску перед здійсненням пуску ДВЗ. Запропонована система регулювання температури охолоджуючої рідини ДВЗ з утилізацією теплоти тепловим акумулятором має блок керування автоматично діючого передпускового прокачування масла при здійсненні пуску і блок керування пуском двигуна. На кресленні наведена схема запропонованої системи. Система регулювання містить газопоршневий двигун 1 з приєднаним до нього генератором 2, теплообмінник 3, блок керування двигуном 5, який здійснює управління регулятором 6, та блок керування системи охолодження 4, який здійснює керування триступеневим клапаном 7, циркуляційним насосом 8 та тепловим акумулятором 9, клапани випускної системи 10 та клапани байпаса 11 та клапанів 12 відключення теплообмінника 3, блок керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску 13 і блок керування пуском двигуна 14. Система працює наступним чином. При роботі двигуна на режимі прогріву при теплих кліматичних умовах триступеневий клапан 7 встановлюється блоком керування системи охолодження 4 у положення, в якому циркуляційний насос 8 забезпечує рух охолоджувальної рідини по малому колу, після того як датчики температури охолоджувальної рідини Д2 зафіксують температуру відповідну прогрітому 1 UA 70168 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стану двигуна блок керування системи охолодження 4 подає сигнал на триступеневий клапан 7, який перемикається у положення циркуляції охолоджувальної рідини через теплообмінник 3. Подальша робота системи регулювання теплоти двигуна відбувається на основі даних датчиків температури Д2, Д3. Відповідно до показників температур цих датчиків, визначається оптимальна частота обертання насоса 8. У залежності від навантаження на генератор 2 та температури паливо-повітряної суміші, яка виміряється датчиком Д1, блоком керування 4 визначається необхідна кількість палива для роботи двигуна з постійною частотою та подає керуючий сигнал на кроковий електромотор, який встановлює важіль керування у відповідне положення. Відповідно до показників датчиків температури Д2, Д3 визначається частота обертання насоса 8, яка буде забезпечувати оптимальний прогрів теплоносія. При показниках датчиків температури Д2 та Д3, що відповідають температурі більш ніж оптимальній для цього двигуна, включається тепловий акумулятор 9 та акумулює надлишки теплоти від системи охолодження двигуна. Коли тепловий акумулятор 9 накопичив запас теплоти, який відповідає його потужності, блок керування системи охолодження 4 формує сигнал, який закриває клапани 10 та відкриває клапани байпаса 11. При низькій температурі навколишнього середовища та зарядженому тепловому акумуляторі 9 прогрів двигуна 1 здійснюється наступним чином: клапани 12 відключають від циркуляції теплообмінник 3, а триступеневий клапан 7 встановлюється у положення великого контуру малого кола циркуляції, чим дозволяє прогріти охолоджуючу рідину від теплового акумулятора 9 в процесі момент пуску двигуна. При цьому елементи схеми, що входять в мале коло циркуляції, працюють аналогічно описаному раніше. Для підтримання температури рідини в системі охолодження при заглушеному ДВЗ в межах температур "гарячого прогріву" при низьких температурах оточуючого повітря в реальних умовах експлуатації, коли температура в тепловому акумуляторі може опуститися нижче допустимого значення, запропонована система працює наступним чином: після отримання команди з блока керування системи охолодження 4 за допомогою блока керування автоматично діючого передпускового прокачування масла при здійсненні пуску 13 здійснюється автоматичне примусове прокачування оливи в системі мащення ДВЗ (на кресленні 1 умовно не показано), і блок керування пуском двигуна 4 здійснює примусовий пуск ДВЗ. Після досягнення температури в тепловому акумуляторі у встановлених межах для здійснення його роботи, яка накопичується від відпрацьованих газів, за допомогою блока керування пуском двигуна 4 виконується зупинка ДВЗ. Таким чином здійснюється повторно - короткочасний режим роботи ДВЗ шляхом періодичного чергування його роботи і зупинки (циклічний режим). Таким чином, використання запропонованої системи дозволяє шляхом електронного керування двигуна, системою регулювання температури двигуна з тепловим акумулятором і елементами забезпечення повторно-короткочасного режиму роботи ДВЗ підвищити ефективність використання палива та досягти більшої зручності в процесі утилізації теплоти від теплового акумулятора при забезпеченні передпускового підігріву і прискореного прогріву ДВЗ. Тепловий акумулятор дозволяє більш гнучко утилізувати теплоту та скоротити час прогріву двигуна. Блок керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску і блок керування пуском двигуна дозволяють забезпечити здійснення повторно-короткочасного режиму роботи ДВЗ шляхом періодичного чергування його роботи і зупинки (циклічний режим) для підтримання сталої температури теплоносія в тепловому акумуляторі у відповідних межах за рахунок теплоти відпрацьованих газів ДВЗ. Джерела інформації: 1. Использование водяного электронасоса для електронного регулирования температуры охлаждающей жидкости / - Х.К. Нгуен, Ж.Л. Мулен, П. Перрье, Э. д'Орсе // Препринт/ Ярославський политехнический інститут: Ярославль, 1988. - № 88. - 31 с. 2. Патент на корисну модель № 62417 від 25.08.2011 р. "Система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором", автори Грицук І.В., Краснокутська З.І., Адров Д.С. Вербовський B.C., Черняк Ю.В., Гущін A.M., Дорошко B.I. Патента № 62417; опубл. 25.08.2011 р. бюл. № 16. 3. Шумков Е.Б., Ерилин Е.С., Сычушкин И.В. Работа дизеля в режиме автоматического обогрева тепловоза // Вестник ВНИИЖТ. - № 1. - 2004. 4. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1979. - 615 с. 2 UA 70168 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згорання з утилізацією теплоти тепловим акумулятором, що містить насос з регульованим електричним приводом, триступеневий клапан з електромагнітним управлінням від електронного блока і датчиків температури, зв'язаних з електронним блоком, встановлених на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння і радіатор, тепловий акумулятор, який включено у великий контур циркуляції малого контуру охолодження двигуна, клапани випускної системи, клапани байпаса та клапани вимикання теплообмінника, яка відрізняється тим, що має блок керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску і блок керування пуском двигуна. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3