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

Реферат: UA 70902 U UA 70902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до двигунобудування, зокрема до систем регулювання двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). Відома система мащення ДВЗ із сухим картером [1]. Ця система містить піддон картера, маслоприймач, трисекційний насос з редукційним клапаном, фільтр, головну магістраль для оливи, зливний клапан, охолоджувач оливи, циркуляційний бак. Така система мащення застосовується на спеціальній техніці, в якій під час роботи двигун може займати будь-яке положення в просторі. Після пуску двигуна олива із циркуляційного бака нагнітальною секцією насоса через фільтр подається в головну магістраль для оливи та через зливний клапан у піддон картера двигуна. З піддону відкачувальні секції насоса подають оливу через охолоджувач у циркуляційний бак. Недоліком цієї системи є неможливість підтримання температури оливи на конкретному заданому рівні в залежності від умов роботи двигуна та регулювання температури охолоджувача оливи. Відома система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором [2], що містить газопоршневий двигун, генератор, теплообмінник, вимикач запалювання і стартера, акумуляторну батарею, стартер, охолоджувач оливи, насос для підведення оливи, головну магістраль для оливи, піддон картера, блок керування системою охолодження, який здійснює керування триступеневим клапаном для управління рухом охолоджуючої рідини в системі, циркуляційним насосом, тепловим акумулятором, клапанами випускної системи, клапанами байпасу та клапанами відключення теплообмінника і датчиків температури зв'язаних з електронним блоком, установлених на вході і виході в сорочку охолодження ДВЗ і теплообмінник. При роботі двигуна в режимі прогріву при теплих кліматичних умовах триступеневий клапан встановлюється блоком керування системою охолодження у положення, в якому циркуляційний насос здійснює рух охолоджуючої рідини без доступу в теплообмінник. Після того як датчики температури охолоджуючої рідини в сорочці охолодження зафіксують температуру відповідну прогрітому двигуну, блок керування системою охолодження подає сигнал на триступеневий клапан, який перемикається у положення циркуляції охолоджуючої рідини через теплообмінник. Відповідно до показників датчиків температури установлених в сорочці охолодження і теплообміннику вираховується частота обертання крильчатки циркуляційного насоса, яка буде забезпечувати оптимальний прогрів теплоносія. При показниках датчиків температури, що відповідають температурі більшій, ніж оптимальна для цього двигуна, включається тепловий акумулятор та акумулює надлишки теплоти від системи охолодження двигуна. Після того, як тепловий акумулятор зробив запас теплоти, що відповідає його потужності, блок керування формує сигнал, який закриває клапани випускної системи та відкриває клапани байпаса. Надлишок теплоти, що утворюється при роботі системи мащення, віддається в навколишнє середовище через охолоджувач оливи. При низькій температурі навколишнього середовища та зарядженому тепловому акумуляторі прогрів двигуна здійснюється наступним чином: теплообмінник відключається від циркуляції, а триступеневий клапан встановлюється у положення циркуляції через тепловий акумулятор, чим дозволяє ефективно прогріти охолоджуючу рідину. Дана система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором має недолік - вона не забезпечує оптимальний прогрів холодного двигуна після пуску, оскільки холодна олива в системі мащення забирає частину теплоти на себе. Це призводить до підвищеної витрати палива внаслідок підвищених механічних втрат, підвищення зносу газопоршневого двигуна та збільшення викидів забруднюючих речовин. Задачею корисної моделі є покращення пускових якостей двигуна, зменшення зношування деталей в процесі пуску в результаті використання прогрітої оливи на поверхнях тертя, як наслідок, поліпшення паливної економічності, зменшення викидів шкідливих речовин і підвищення довговічності основних деталей в результаті зменшення часу прогріву двигуна. Для вирішення задачі до системи регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором, що містить газопоршневий двигун, генератор, теплообмінник, вимикач запалювання і стартера, акумуляторну батарею, стартер, охолоджувач оливи, насос для підведення оливи, головну магістраль для оливи, піддон картера, блок керування системою охолодження, триступеневий клапан, циркуляційний насос, тепловий акумулятор, клапани випускної системи, клапани байпасу, клапани відключення теплообмінника, датчики температури, установлені на вході і 1 UA 70902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виході в сорочку охолодження ДВЗ і теплообмінник, згідно з корисною моделлю, додається тепловий акумулятор для оливи, який забезпечує зберігання теплоти оливи після зупинки ДВЗ. До системи регулювання додається електричний насос для перекачування оливи, який забезпечує перекачування оливи із теплового акумулятора для оливи до системи мащення перед пуском ДВЗ та повернення оливи в тепловий акумулятор для оливи після зупинки ДВЗ. До системи регулювання додається датчик тиску оливи, який інформує про наявність необхідного робочого тиску в головній магістралі для оливи перед пуском і під час роботи ДВЗ. До системи регулювання додається датчик рівня оливи, який інформує про наявність необхідного рівня оливи в піддоні картера перед пуском ДВЗ. До системи регулювання додається клапан подачі оливи в головну магістраль, який забезпечує роз'єднання головної магістралі для оливи і електричного насоса для перекачування оливи після досягнення необхідного робочого тиску в головній магістралі для оливи перед пуском ДВЗ та після викачування оливи із системи мащення після зупинки ДВЗ. До системи регулювання додається клапан подачі оливи в піддон картера, який забезпечує роз'єднання піддона картера і електричного насоса для перекачування оливи після досягнення необхідного рівня оливи в піддоні картера перед пуском ДВЗ та після викачування оливи із системи мащення після зупинки ДВЗ. До системи регулювання додається реле часу, яке визначає момент вимкнення електричного насоса для перекачування оливи перед пуском ДВЗ, якщо не досягнуто мінімальний тиск або рівень оливи в системі мащення, та після зупинки ДВЗ, коли завершений процес викачування оливи із системи мащення в тепловий акумулятор для оливи. До системи регулювання додається контрольна лампа, яка сигналізує, що досягнуто мінімальний рівень або тиск оливи в системі мащення перед пуском ДВЗ та завершений процес викачування оливи із системи мащення після зупинки ДВЗ. До системи регулювання додається електронний блок керування системою мащення, який отримує сигнали від вимикача запалювання і стартера, датчиків тиску і рівня оливи в системі мащення, реле часу та управляє на основі цих сигналів електричним насосом для перекачування оливи, клапанами подачі оливи в головну магістраль і піддон картера, контрольною лампою та реле часу. Схема системи регулювання температури, що пропонується, показана на кресленні. Система регулювання містить ДВЗ 1, споживач енергії 2, теплообмінник 3, вимикач запалювання і стартера 4, акумуляторну батарею 5, стартер 6, охолоджувач оливи 7, насос для підведення оливи 8, піддон картера 9, блок керування системою охолодження 10, триступеневий клапан 11, циркуляційний насос 12, тепловий акумулятор 13, клапани випускної системи 14, клапани байпаса 15, клапани відключення теплообмінника 16, датчики температури на вході і виході в сорочку охолодження ДВЗ 17, датчики температури на вході і виході в теплообмінник 18, електричний насос для перекачування оливи 19, датчик рівня оливи 20, електронний блок керування системою мащення 21, тепловий акумулятор для оливи 22, контрольна лампа 23, датчик тиску оливи 24, головна магістраль для оливи 25, реле часу 26, клапан подачі оливи в головну магістраль 27, клапан подачі оливи в піддон картера 28. Робота системи регулювання температури відбувається наступним чином. Коли ДВЗ 1 не працює, олива зберігається в тепловому акумуляторі для оливи 22, який забезпечує зберігання теплоти оливи після зупинки ДВЗ. При включенні запалювання вимикачем запалювання і стартера 4 електричний струм від акумуляторної батареї 5 подається на блок керування системою охолодження 10 та на електронний блок керування системою мащення 21, який відкриває клапан подачі оливи в головну магістраль 27 та вмикає електричний насос для перекачування оливи 19. Після того, як датчик тиску оливи 24 подасть сигнал в електронний блок керування системою мащення 21 про те, що в головній магістралі для оливи 25 досягнутий мінімальний необхідний тиск оливи, відкривається клапан подачі оливи в піддон картера 28, а клапан подачі оливи в головну магістраль 27 закривається. Коли досягнуто необхідний рівень оливи в піддоні картера Р, електронний блок керування системою мащення 21 отримує відповідний сигнал від датчика рівня оливи 20, відключає електричний насос для перекачування оливи 19, закриває клапан подачі оливи в піддон картера 28 і вмикає контрольну лампу 23. Після цього ДВЗ 1 можна пустити стартером 6. Після пуску ДВЗ 1 контрольна лампа 23 гасне. Якщо в процесі перекачування оливи в систему мащення не досягається необхідний тиск або рівень оливи, то електричний насос для перекачування оливи 19 вимикається по сигналу реле часу 26, яке налаштовано на певний час, необхідний для закачування оливи в систему мащення конкретного двигуна. При цьому контрольна лампа 23 не вмикається, стартер б блокується і пуск ДВЗ 1 стає неможливим. Після доливання оливи до необхідного рівня в піддон картера 9, контрольна лампа 23 вмикається і пуск ДВЗ 7 повторюється. 2 UA 70902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Під час роботи ДВЗ 1 подачу оливи до вузлів тертя забезпечує насос для підведення оливи 8. Надлишок теплоти, що утворюється при роботі системи мащення, віддається в навколишнє середовище через охолоджувач оливи 7. Механічна енергія, що виробляється ДВЗ 7, використовується для потреб споживача енергії 2. Під час прогріву ДВЗ 1, поки не заряджений тепловий акумулятор 13, блок керування системою охолодження 10 встановлює триступеневий клапан 11 в положення, в якому циркуляційний насос 12 здійснює рух охолоджуючої рідини без доступу в теплообмінник 3 та тепловий акумулятор 13. В цей час клапани випускної системи 14 відкриті і відпрацьовані гази заряджають тепловий акумулятор 13. Після того, як тепловий акумулятор 13 зробив запас теплоти, що відповідає його потужності, блок керування системою охолодження 10 формує сигнал, який закриває клапани випускної системи 14 та відкриває клапани байпаса 15. При цьому, блок керування системою охолодження 10 встановлює триступеневий клапан 11 в положення циркуляції охолоджуючої рідини через тепловий акумулятор 13, що забезпечує швидкий прогрів охолоджуючої рідини до оптимальної температури. Після того як датчики температури на вході і виході в сорочку охолодження ДВЗ 17 зафіксують температуру відповідну прогрітому ДВЗ, блок керування системою охолодження 10 подає сигнал на клапани відключення теплообмінника 16, які перемикаються у положення циркуляції охолоджуючої рідини через теплообмінник 3. Відповідно до показань датчиків температури на вході і виході в сорочку охолодження ДВЗ 17 і датчиків температури на вході і виході в теплообмінник 18, блок керування системою охолодження 10 вираховує частоту обертання крильчатки циркуляційного насоса 12, яка буде забезпечувати оптимальну температуру теплоносія. Після зупинки ДВЗ 1 електронний блок керування системою мащення 21 відкриває клапан подачі оливи в головну магістраль 27 і клапан подачі оливи в піддон картера 28 та вмикає електричний насос для перекачування оливи 19 в режимі перекачування оливи із головної магістралі для оливи 25 і піддону картера 9 в тепловий акумулятор для оливи 22. По проходженні часу, необхідного для викачування оливи із системи мащення, спрацьовує реле часу 26 і електронний блок керування системою мащення 21 вимикає електричний насос для перекачування оливи 19 та закриває клапан подачі оливи в головну магістраль 27 і клапан подачі оливи в піддон картера 28. При цьому вмикається контрольна лампа 23, яка інформує, що перекачування оливи завершене і можна вимкнути запалювання вимикачем запалювання і стартера 4. Після вимкнення запалювання контрольна лампа 23 гасне. Таким чином, забезпечується підтримання температури оливи на майже постійному рівні, як для прогрітого ДВЗ. Це значно скорочує час прогріву ДВЗ, зменшує механічні втрати під час прогріву та поліпшує паливну економічність, зменшує викиди шкідливих речовин. Джерела інформації: 1. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / [В.П. Алексеев, В.Ф. Воронин, Л.В. Грехов и др.]. - М.: Машиностроение, 1990. 289с. 2. Пат. № 62417 Україна. МПК F01P 3/22 (2006.01). Система регулювання температури охолоджуючої рідини газопоршневого електроагрегату з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором / Грицук І.В., Краснокутська З.І., Адров Д.С., Вербовський B.C., Черняк Ю.В., Прилепський Ю.В., Гущін A.M., Дорошко В.І.; власник Національний транспортний університет. № u201101845; заявл. 17.02.2011; опубл. 25.08.2011, Бюл. № 16. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Система регулювання температури оливи та охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згоряння з утилізацією теплоти з тепловим акумулятором, що містить двигун внутрішнього згоряння, споживач енергії, теплообмінник, вимикач запалювання і стартера, акумуляторну батарею, стартер, охолоджувач оливи, насос для підведення оливи, головну магістраль для оливи, піддон картера, блок керування системою охолодження, триступеневий клапан, циркуляційний насос, тепловий акумулятор, клапани випускної системи, клапани байпасу, клапани відключення теплообмінника, датчики температури на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння, датчики температури на вході і виході в теплообмінник, яка відрізняється тим, що додаються: тепловий акумулятор для оливи, електричний насос для перекачування оливи, датчик тиску оливи, датчик рівня оливи, клапан подачі оливи в головну магістраль, клапан подачі оливи в піддон картера, реле часу, контрольна лампа, електронний блок керування системою мащення. 3 UA 70902 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4