RU133201U1

RU133201U1 - DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING CASTER OIL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU133201U1
Application number: RU2013122430/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Еремин; Сергей Владимирович Мартынов; Анастасия Викторовна Сытова; Виктор Борисович Удовиченко; Алексей Николаевич Царьков; Дмитрий Борисович Еремин
Original assignee: Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Устройство для предпускового подогрева картерного масла двигателя внутреннего сгорания, содержащее картер и установленное на его стенке нагревательное средство, связанное с источником питания, отличающееся тем, что нагревательные элементы подогрева масла картера выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на внешних боковых образующих цилиндрических углублений днища поддона картера высотой не менее 5 диаметров с децентрализовано расположенными нагревательными элементами.A device for preheating crankcase oil of an internal combustion engine, comprising a crankcase and a heating means connected to a power source mounted on its wall, characterized in that the heating elements of the crankcase oil heating are made of dacron filaments with a resistive coating of silver and placed on the outer side forming cylindrical recesses the bottom of the oil pan with a height of at least 5 diameters with decentralized heating elements.

Description

Полезная модель относится к устройствам для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания и предназначена для предпускового подогрева масла.The utility model relates to devices for facilitating the starting of an internal combustion engine and is intended for preheating of oil.

Известно устройство для предпускового подогрева моторного масла двигателей внутреннего сгорания, содержащее заключенный в маслосливную пробку поддона электронагревательный элемент и термореле, управляющее исполнительным механизмом в виде контактов и световой сигнализацией (SU 259554, опубл. 01.01.1970).A device is known for prestarting heating of engine oil of internal combustion engines, comprising an electric heating element enclosed in an oil drain plug of a sump and a thermal relay controlling an actuator in the form of contacts and light signaling (SU 259554, published 01.01.1970).

Недостатком известного устройства является наличие у терморегулятора электрических контактов, которые имеют низкую надежность и ограниченный срок службы, при использовании ТЭНа (трубчатого нагревательного элемента) создается температурная и вязкостная неравномерность прогрева масла.A disadvantage of the known device is the presence of electric contacts in the temperature controller, which have low reliability and limited service life, when using a heating element (tubular heating element), the temperature and viscosity unevenness of oil heating is created.

Известно устройство подогрева топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее топливозаборный патрубок, фильтры, топливный бак и саморегулируемые нагревательные полупроводниковые элементы (позисторы), один из которых установлен на топливозаборном патрубке, а другие на фильтрах (патент RU 2093373, кл. B60K 15/077, 1996 г.).A device for heating the fuel of an internal combustion engine comprising a fuel intake pipe, filters, a fuel tank and self-regulating heating semiconductor elements (posistors), one of which is mounted on a fuel intake pipe, and the other on filters (patent RU 2093373, class B60K 15/077, 1996 g.).

Недостатком известного устройства является низкая его эффективность из-за неполного отбора тепла от саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов (позисторов) при размещении их на внешней стороне корпуса. Кроме того, при его использовании для прогрева масла будет создаваться высокая температурная и вязкостная неравномерность прогрева.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to incomplete selection of heat from self-regulating heating semiconductor elements (posistors) when placed on the outside of the housing. In addition, when it is used to warm the oil, a high temperature and viscosity unevenness of heating will be created.

Наиболее близким аналогом является устройство для предпускового подогрева масла двигателей внутреннего сгорания (патент RU №2136905, кл. F01M 5/02, опубл. 10.09.1999 г.) содержащее смонтированный в пробке сливного отверстия поддона картера электронагреватель, центральный изолированный потенциальный электрод которого связан с продольным радиатором, помещенным в масло, а электрически - через коммутатор с источником питания, преимущественно аккумуляторной батареей. Радиатор выполнен в виде продольно, диаметрально разрезанного оребренного цилиндрического стержня, части которого жестко связаны между собой через размещенные между ними нагревательные элементы, а поддон картера заключен в термостатированный кожух с воздушным зазором.The closest analogue is a device for preheating oil of internal combustion engines (patent RU No. 2136905, class F01M 5/02, publ. 09/10/1999) containing an electric heater mounted in the drain plug of the oil pan of the crankcase, the central insulated potential electrode of which is connected with a longitudinal radiator placed in oil, and electrically through a switch with a power source, mainly a rechargeable battery. The radiator is made in the form of a longitudinally, diametrically cut finned cylindrical rod, the parts of which are rigidly connected to each other through the heating elements placed between them, and the sump is enclosed in a thermostated casing with an air gap.

Однако, это устройство характеризуется следующими недостатками. Большая тепловая инерция из-за наличия массивных металлических конструкций в зоне подогрева (магистрали, маслозаборник с сеткой), которые длительно нагреваются конвективным теплом, поглощая его при работающем масляном насосе, что снижает эффективность нагрева и затрудняет смазку ДВС на пусковых режимах при низких отрицательных температурах.However, this device is characterized by the following disadvantages. Large thermal inertia due to the presence of massive metal structures in the heating zone (highways, oil intake with a grid), which is heated for a long time by convective heat, absorbing it when the oil pump is running, which reduces the heating efficiency and makes it difficult to lubricate the internal combustion engine at start-up conditions at low negative temperatures.

В случае перегорания нагревательного элемента устройство нагрева неремонтопригодно и обладает низкой функциональной надежностью в процессе эксплуатации.In the event of a burnout of the heating element, the heating device is not repairable and has low functional reliability during operation.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято в качестве прототипа, является устройство для облегчения электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания (патент RU №2140546, кл. F01M 5/02, F02N 11/08 опубл. 27.10.1999 г.) содержащее, расположенное внутри картера и установленное на его стенке нагревательное средство, связанное с источником питания и включающее корпус, нагревательное средство, содержащее саморегулируемые нагревательные полупроводниковые элементы, пружинный контакт для связи с источником питания с выступающими участками и пластинчатый изолятор, корпус выполнен в виде металлической пластины, одна поверхность которой непосредственно примыкает к внутренней поверхности стенки картера, а на противоположной ее поверхности выполнены углубления для размещения в них саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов, при этом пластинчатый изолятор установлен на пружинном контакте с обеспечением возможности регулируемого поджатия его выступающих участков к саморегулируемым нагревательным полупроводниковым элементам. Устройство обеспечивает запуск при низких температурах окружающей среды, исключая масляное голодание двигателя.The closest technical solution that can be taken as a prototype is a device for facilitating the electric start of an internal combustion engine (patent RU No. 2140546, class F01M 5/02, F02N 11/08 publ. 10/27/1999) containing inside the crankcase and heating means mounted on its wall, connected to the power source and including a housing, heating means, containing self-regulating heating semiconductor elements, spring contact for communication with the power source sections and a plate insulator, the housing is made in the form of a metal plate, one surface of which is directly adjacent to the inner surface of the crankcase wall, and recesses are made on its opposite surface for placement of self-regulating heating semiconductor elements in them, while the plate insulator is mounted on a spring contact with the possibility adjustable clamping of its protruding sections to self-regulating heating semiconductor elements. The device provides starting at low ambient temperatures, eliminating oil starvation of the engine.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования саморегулируемых нагревательных полупроводниковых элементов из-за малой односторонней теплоотдачи от них. Устройство не обеспечивает равномерности прогрева масла ввиду невозможности организации его нормальной циркуляции. В случае перегорания нагревательного элемента устройство нагрева неремонтопригодно и обладает низкой функциональной надежностью в процессе эксплуатации.The disadvantage of this device is the low efficiency of using self-regulating heating semiconductor elements due to the small one-sided heat transfer from them. The device does not provide uniform heating of the oil due to the impossibility of organizing its normal circulation. In the event of a burnout of the heating element, the heating device is not repairable and has low functional reliability during operation.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание устройства предпускового подогрева картерного масла ДВС с высокой функциональной надежностью, пожаро- и взрывобезопасностью. Это позволит снизить температурную и вязкостную неравномерность разогреваемого масла и повысить эффективность использования нагревательных элементов, выполненных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, за счет увеличения поверхности теплоотдачи.The objective of the proposed utility model is to create a device for preheating crankcase oil ICE with high functional reliability, fire and explosion safety. This will reduce the temperature and viscosity unevenness of the heated oil and increase the efficiency of using heating elements made of dacron threads with resistive silver sputtering due to an increase in the heat transfer surface.

Технический результат достигается тем, что устройство для предпускового подогрева картерного масла двигателя внутреннего сгорания, содержащее картер и установленное на его стенке нагревательное средство, связанное с источником питания и включающее корпус, а нагревательные элементы подогрева масла картера выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на внешних боковых образующих цилиндрических углублений днища поддона картера высотой не менее 5 диаметров, с децентрализовано расположенными нагревательными элементами.The technical result is achieved in that a device for preheating crankcase oil of an internal combustion engine, comprising a crankcase and a heating means mounted on its wall, connected to a power source and including a housing, and the heating elements for heating the crankcase oil are made of dacron threads with resistive silver sputtering and placed on the outer lateral generatrices of the cylindrical recesses of the bottom of the oil pan of at least 5 diameters in height, with a decentralized heater bubbled elements.

Применение электронагревателей, изготовленных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, коаксиально размещенными на внешних боковых образующих цилиндрических углублений высотой не менее 5 диаметров, выполненных в днище поддона картера. Это обеспечивает более эффективный прогрев масла в картере двигателя, при этом масло, нагреваемое в цилиндрических углублениях поддона, благодаря большей поверхности контакта с нагревательными элементами, прогревается быстрее. Максимальная температура электронагревателя, выполненного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра не превышает 180°С, а в случае перегорания лавсановая нить оплавляется, но не возгорается, что повышает пожаро- и взрывобезопасность.The use of electric heaters made of lavsan filaments with resistive silver sputtering, coaxially placed on the outer side generatrix of cylindrical recesses with a height of at least 5 diameters, made in the bottom of the oil pan. This provides a more efficient heating of the oil in the crankcase, while the oil heated in the cylindrical recesses of the pan, due to the larger contact surface with the heating elements, warms up faster. The maximum temperature of an electric heater made of lavsan filaments with resistive silver deposition does not exceed 180 ° C, and in case of burnout, the lavsan filament melts, but does not ignite, which increases fire and explosion safety.

Другим преимуществом предлагаемой полезной модели устройства для предпускового подогрева картерного масла ДВС является постоянное перемешивание (барботаж) масла в картере двигателя без принудительной его прокачки электрическим насосом, работающим от бортовой сети автомобиля.Another advantage of the proposed utility model of a device for preheating ICE crankcase oil is the constant mixing (bubbling) of oil in the crankcase without forcing it by an electric pump operating from the vehicle’s onboard network.

Для улучшения прогрева масла нагревательные элементы могут подключаться ступенчато и группами, в зависимости от температуры окружающей среды, что существенно снижает затраты энергии на нагрев масла в картере ДВС до заданной температуры и позволяет максимально использовать тепловую энергию электронагревателей для нагрева именно масла в картере двигателя, т.е. повысить КПД теплообменника.To improve the heating of oil, heating elements can be connected stepwise and in groups, depending on the ambient temperature, which significantly reduces the energy consumption for heating the oil in the engine crankcase to a predetermined temperature and allows the maximum use of the thermal energy of electric heaters to heat the oil in the crankcase, t. e. increase the efficiency of the heat exchanger.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны. Therefore, the claimed utility model meets the requirements of novelty.

Сущность изобретения поясняется на чертеже фиг.1, на фиг. 2 изображен поперечный разрез В-В, на фиг. 3 изображен продольный разрез А-А.The invention is illustrated in the drawing of figure 1, in fig. 2 shows a cross-section bb, FIG. 3 shows a longitudinal section AA.

Устройство для предпускового подогрева картерного масла ДВС находится с внешней стороны поддона 1 картера, а нагревательные элементы 2 выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и размещены на внешних боковых образующих цилиндрических углублений 3, выполненных в днище поддона 1 картера, имеющих высоту не менее 5 диаметров цилиндрических углублений 3, нагревательные элементы 2 расположены децентрализовано, т.е. со смещением, что позволяет подключать их ступенчато и группами.A device for starting the crankcase oil of the internal combustion engine is located on the outside of the oil pan 1, and the heating elements 2 are made of dacron threads with a resistive coating of silver and placed on the outer side generatrices of cylindrical recesses 3 made in the bottom of the oil pan 1 having a height of at least 5 diameters cylindrical recesses 3, the heating elements 2 are decentralized, i.e. with offset, which allows you to connect them stepwise and in groups.

На внешней стороне цилиндрических углублений 3 закреплен нагревательный элемент 2 образованный намоткой лавсановой нити с резистивным напылением серебра. Подключение источника питания к нагревательному элементу 2 осуществляется через изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны). Таким образом, каждая из клемм изолирована от "массы" и не зависит одна от другой, т.е. каждый блок (группа) нагревательных элементов получает электропитание только через свою, предназначенную только для него клемму, не зависимую от клеммы другого нагревательного элемента.On the outer side of the cylindrical recesses 3, a heating element 2 is fixed formed by winding a dacron thread with resistive silver sputtering. The power supply is connected to the heating element 2 through the terminals isolated from the ground (not shown in the figure). Thus, each of the terminals is isolated from the “mass” and does not depend on one another, i.e. each block (group) of heating elements receives power only through its own dedicated terminal, independent of the terminal of another heating element.

С наружной поверхности нагревательные элементы 2 закрыты термоизоляционным кожухом 4, который жестко прикреплен с помощью болтов к обечайке поддона 1 картера, выполнен из плотного материала и покрыт изнутри теплоизолятором (на рисунке не показано).From the outer surface, the heating elements 2 are closed by a heat-insulating casing 4, which is rigidly bolted to the casing of the pan 1 of the crankcase, made of dense material and covered from the inside with a heat insulator (not shown in the figure).

Устройство для предпускового подогрева картерного масла двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.A device for preheating crankcase oil of an internal combustion engine operates as follows.

При подаче напряжения на изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны) электрический ток проходит через лавсановые нити с резистивным напылением серебра и они нагреваются до расчетной температуры, тем самым нагревательный элемент выделяет тепло для нагрева масла в цилиндрических углублениях 3 поддона 1.When voltage is applied to the terminals isolated from the ground (not shown in the figure), electric current passes through the Dacron filaments with resistive silver sputtering and they are heated to the calculated temperature, thereby the heating element generates heat to heat the oil in the cylindrical recesses 3 of the pan 1.

Здесь масло нагревается и под действием гравитационных сил выбрасывается из цилиндрического углубления 3, вновь поступающее холодное масло опускается в углубление 3, где нагревается и поднимается вверх, так повторяется цикл нагрева масла. Подогретое в цилиндрических углублениях 3 нагревательным элементом 2 масло порциями поступает в поддон 1 картера, обеспечивая поддержание постоянной температуры масла.Here, the oil is heated and, under the influence of gravitational forces, is ejected from the cylindrical recess 3, the newly incoming cold oil is lowered into the recess 3, where it is heated and rises, so the oil heating cycle is repeated. Heated in the cylindrical recesses 3 of the heating element 2, the oil is fed in portions into the oil pan 1 of the crankcase, maintaining a constant oil temperature.

Децентрализованное размещение нагревательных элементов 2 по всему сечению под дона 1 снижает до минимума температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла. При этом каждый нагревательный элемент 2 обеспечивает изменение температуры масла в своей зоне размещения. Благодаря перемешиванию масла под действием гравитационных сил (теплового напора) вероятность перегрева масла полностью исключается. Кроме того, применение цилиндрических углублений 3 в днище картера 1 увеличивается эффективность их использования за счет увеличения площади тепловоспринимающей поверхности.The decentralized placement of the heating elements 2 over the entire cross-section under the bottom 1 minimizes the temperature and viscosity unevenness of the heating of the oil. Moreover, each heating element 2 provides a change in the temperature of the oil in its area of placement. Due to the mixing of oil under the influence of gravitational forces (thermal pressure), the probability of oil overheating is completely eliminated. In addition, the use of cylindrical recesses 3 in the bottom of the crankcase 1 increases the efficiency of their use by increasing the area of the heat-absorbing surface.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить температурную и вязкостную неравномерность прогрева масла и повысить эффективность использования нагревательных элементов 2 за счет эффективной теплоотдачи от них и увеличения теплообменной поверхности.Thus, the proposed device allows to reduce the temperature and viscosity unevenness of the heating of the oil and increase the efficiency of the use of the heating elements 2 due to the effective heat transfer from them and increase the heat transfer surface.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что применение теплообменного аппарата такой конструкции картера позволяет сократить его геометрические размеры, обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и соответственно повысить коэффициент полезного действия предпускового подогрева картерного масла ДВС.The technical and economic efficiency of the proposed device lies in the fact that the use of a heat exchanger of such a crankcase design can reduce its geometric dimensions, provide better thermal contact between the two media and, accordingly, increase the efficiency of the preheating of crankcase oil ICE.

Повышение кпд устройства для предпускового подогрева картерного масла ДВС достигается тем, что в конструкции теплообменника для создания компактной поверхности теплообмена применены дополнительные вторичные поверхности дна картера двигателя, что позволяет существенно увеличить площадь соприкосновения масла с нагревательными элементами 2, обеспечивая более быстрое нагревание масла в картере, с интенсивным его перемешиванием, что сокращает время подготовки двигателя к пуску. Достигается более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами 2, улучшаются экономические и экологические характеристики предпускового подогрева двигателя в целом.Increasing the efficiency of the device for preheating ICE crankcase oil is achieved by the fact that additional secondary surfaces of the bottom of the engine crankcase are used in the design of the heat exchanger to create a compact heat exchange surface, which allows to significantly increase the contact area between the oil and the heating elements 2, providing faster heating of the oil in the crankcase intensive mixing, which reduces the time of preparation of the engine for starting. A more complete and efficient use of the heat released by the heating elements 2 is achieved, the economic and environmental characteristics of the engine preheating as a whole are improved.

Технический результат: быстрый и надежный пуск, как предпускового подогревателя, так и самого двигателя, а также более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами, повышается коэффициент полезного действия предпускового подогрева картерного масла ДВС.EFFECT: quick and reliable start-up of both the pre-heater and the engine itself, as well as a more complete and efficient use of the heat generated by the heating elements, the efficiency of the pre-heating of the crankcase oil of the internal combustion engine is increased.

Claims

A device for preheating crankcase oil of an internal combustion engine, comprising a crankcase and a heating means connected to a power source mounted on its wall, characterized in that the heating elements of the crankcase oil heating are made of dacron filaments with a resistive coating of silver and placed on the outer side forming cylindrical recesses the bottom of the oil pan with a height of at least 5 diameters with decentralized heating elements.