RU154445U1

RU154445U1 - START-UP LIQUID ICE HEATER

Info

Publication number: RU154445U1
Application number: RU2013131983/06U
Authority: RU
Inventors: Вардан Армоевич Назарян; Марсель Фардетдинович Муллахметов; Дмитрий Геннадьевич Жмаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ТЕПЛОВЫЕ СИСТЕМЫ
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-08-27

Abstract

1. Предпусковой жидкостный подогреватель двигателя внутреннего сгорания, содержащий горелочное устройство с запальником, теплообменник, нагревательный котел, блок нагнетания воздуха, циркуляционный и топливный насосы, электронный блок управления и кронштейны крепления к месту установки, отличающийся тем, что кронштейны крепления циркуляционного насоса интегрированы в корпус нагревательного котла.2. Подогреватель ДВС по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник имеет спираль для направления потока жидкости.3. Подогреватель ДВС по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник выполнен с коэффициентом отношения площади внутренней поверхности к его внешней поверхности не менее 2,7.1. Prestarting liquid heater of an internal combustion engine, comprising a burner with a pilot, a heat exchanger, a heating boiler, an air injection unit, circulation and fuel pumps, an electronic control unit and mounting brackets to the installation site, characterized in that the mounting brackets of the circulation pump are integrated into the housing heating boiler. 2. ICE heater according to claim 1, characterized in that the heat exchanger has a spiral for directing the flow of liquid. 3. The ICE heater according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is made with a ratio of the area of the inner surface to its outer surface of at least 2.7.

Description

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для подогрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением при подготовке к работе в условиях низких температур, а также для обогрева салонов транспортных средств.The technical solution relates to the field of power engineering, in particular to devices for heating internal combustion engines (ICE) with liquid cooling in preparation for operation at low temperatures, as well as for heating the salons of vehicles.

Известна конструкция предпускового подогревателя ПЖД-30 автомобилей семейства КамА3-4310, содержащая котел с горелкой, электронагреватель топлива с форсункой, насосный электроагрегат, жидкостный и топливный насосы, систему электророзжига, вентилятор и систему дистанционного управления (см. Осько В.В. и др. ″Устройство и эксплуатация автомобиля КамА3-4310″. - М, Патриот, 1991, с. 114-124, рис. 58). Такое решение функционально (позволяет разогревать масляную систему ДВС), однако отличается сложностью и значительными габаритами.The design of the PZD-30 prestarting heater of the KamA3-4310 family of cars is known, which contains a boiler with a burner, a fuel electric heater with a nozzle, a pump electric unit, liquid and fuel pumps, an electric ignition system, a fan, and a remote control system (see Osko V.V. et al. ″ The device and operation of the car KamA3-4310 ″. - M, Patriot, 1991, S. 114-124, Fig. 58). This solution is functional (allows you to heat the oil system of the engine), however, differs in complexity and significant dimensions.

Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (патент №35554, МПК F02N 17/06, F01M 5/02, опубл. 20.01.2004), содержащий котел с подключенной к нему горелкой и внутренней емкостью для нагрева охлаждающей жидкости, входную и выходную трубы, соединяющие емкость для нагрева охлаждающей жидкости с системой охлаждающей жидкости двигателя, причем емкость для нагрева охлаждающей жидкости выполнена в виде змеевика из труб, поперечно пересекающих котел и проходящих по всей его длине, при этом отверстие для подключения горелки выполнено в торцевой передней части котла, а продукты сгорания выходят из его торцевой задней части.Known prestarting heater of an internal combustion engine (patent No. 35554, IPC F02N 17/06, F01M 5/02, publ. 20.01.2004), comprising a boiler with a burner connected to it and an internal tank for heating the coolant, input and output pipes connecting a tank for heating the coolant with the engine coolant system, and the tank for heating the coolant is made in the form of a coil of pipes transversely crossing the boiler and running along its entire length, while the hole for connecting the burner is made into a torus the front of the boiler, and the products of combustion come out of its end rear.

Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (патент №99074, МПК F02N 19/02, опубл. 10.11.2010), содержащий камеру сгорания с форсунками и отверстиями для подвода воздуха, теплообменник, системы подвода воздуха, охлаждающей жидкости и топлива, в выходном сечении предкамеры на входе в камеру сгорания установлен стабилизатор пламени, при этом корпус теплообменника имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а теплообменный аппарат выполнен в виде системы труб, поперечно пересекающих котел, имеющих наружное оребрение, обеспечивающее дополнительную площадь теплообмена с горячими продуктами сгоранияKnown pre-heater internal combustion engine (patent No. 99074, IPC F02N 19/02, publ. 10.11.2010) containing a combustion chamber with nozzles and holes for supplying air, a heat exchanger, a system for supplying air, coolant and fuel, in the outlet section of the prechamber A flame stabilizer is installed at the entrance to the combustion chamber, while the heat exchanger body has the shape of a rectangular parallelepiped, and the heat exchanger is made in the form of a system of pipes transversely crossing the boiler having external fins, ensuring ayuschee additional heat transfer area with the hot combustion products

Известен жидкостный подогреватель двигателя внутреннего сгорания (а.с. SU №1539373, МПК F02N 17/04, F02B 43/08), опубл. 30.01.1990), в котором из блока управления подается сигнал на включение электродвигателя, который приводит в работу топливный насос, нагнетатель воздуха и насос прокачки охлаждающей жидкости. Топливо подается в камеру сгорания жидкостного подогревателя, где смешивается в стехиометрическом соотношении с воздухом, подаваемым в камеру сгорания нагнетателем воздуха. Поджиг горючей смеси происходит от свечи зажигания, что контролируется датчиком температуры. Отходящие газы омывают котел, нагревая в нем охлаждающую жидкость, затем по магистрали при открытой заслонке поступают в теплообменник в поддоне двигателя для нагрева масла, после чего сбрасываются в атмосферу. Нагретая охлаждающая жидкость в котле подводится в рубашку двигателя и при помощи насоса возвращается в котел. При достижении достаточных для запуска двигателя температур охлаждающей жидкости и масла блок управления дает команду форсунке на подачу топлива от насоса в реакционную трубу, заслонкам на открытие прохода газа в смеситель и на открытие трубопровода сброса продуктов сгорания в атмосферу.Known liquid heater internal combustion engine (and.with. SU No. 1539373, IPC F02N 17/04, F02B 43/08), publ. 01/30/1990), in which a signal is sent from the control unit to turn on the electric motor, which drives the fuel pump, air blower and coolant pump. Fuel is supplied to the combustion chamber of the liquid heater, where it is mixed in a stoichiometric ratio with the air supplied to the combustion chamber by an air blower. The ignition of the combustible mixture occurs from the spark plug, which is controlled by a temperature sensor. Exhaust gases wash the boiler, heating the coolant in it, then through the main line with an open damper enter the heat exchanger in the engine sump to heat the oil, and then are discharged into the atmosphere. The heated coolant in the boiler is fed into the engine jacket and returned to the boiler with the help of a pump. Upon reaching sufficient coolant and oil temperatures to start the engine, the control unit instructs the nozzle to supply fuel from the pump to the reaction pipe, the shutters to open the gas passage to the mixer and to open the pipeline for the discharge of combustion products into the atmosphere.

Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (патент №94638, МПК F02N 19/10, опубл. 27.05.2010), принятый за прототип, содержащий горелочное устройство, включающее камеру сгорания с запальником, нагревательный котел, теплообменник с кольцевым газовым каналом продуктов сгорания и жидкостной рубашкой, блок нагнетания воздуха, циркуляционный и топливный насосы, электронный блок управления и кронштейны крепления к месту установки. Патрубок подвода воздуха расположен на корпусе между камерой сгорания и предкамерой, в выходном сечении предкамеры на входе в камеру сгорания установлен стабилизатор пламени. Корпус теплообменника имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а теплообменный аппарат выполнен в виде системы соединенных друг с другом параллельно расположенных пластин, поперечно пересекающих котел, в нижних пластинах выполнены цилиндрические углубления, обеспечивающие дополнительную площадь теплообмена с горячими продуктами сгорания.Known preheater of the internal combustion engine (patent No. 94638, IPC F02N 19/10, publ. 05/27/2010), adopted for the prototype, containing a burner device including a combustion chamber with a pilot, a heating boiler, a heat exchanger with an annular gas channel of combustion products and liquid jacket, air injection unit, circulation and fuel pumps, electronic control unit and mounting brackets to the installation site. The air supply pipe is located on the housing between the combustion chamber and the prechamber; in the output section of the prechamber, a flame stabilizer is installed at the entrance to the combustion chamber. The heat exchanger body has the shape of a rectangular parallelepiped, and the heat exchanger is made in the form of a system of parallel-mounted plates connected to each other, transversely crossing the boiler, cylindrical recesses are made in the lower plates, providing an additional area of heat exchange with hot combustion products.

Однако приведенные подогреватели имеют недостаточно рациональную компоновку, из-за того, что агрегаты подогревателя расположены на удалении друг от друга, а также малый КПД, из-за недостаточно эффективной теплопередачи.However, these heaters have an insufficiently rational layout, due to the fact that the heater units are located at a distance from each other, as well as low efficiency, due to insufficient heat transfer.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание эффективного предпускового жидкостного подогревателя для подготовки к запуску двигателя внутреннего сгорания в зимнее время, особенно в северных регионах.The problem the utility model aims to solve is to create an effective pre-start liquid heater to prepare for the start of an internal combustion engine in winter, especially in the northern regions.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, является снижение тепловых потерь при сокращении габаритов конструкции, увеличение производительности и эффективности, за счет повышения интенсивности теплопередачи.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to reduce heat loss while reducing the dimensions of the structure, increase productivity and efficiency, by increasing the intensity of heat transfer.

Технический результат достигается тем, что в предпусковом жидкостном подогревателе ДВС, содержащем горелочное устройство с запальником, теплообменник, нагревательный котел, блок нагнетания воздуха, циркуляционный и топливный насосы, электронный блок управления и кронштейны крепления к месту установки, новым является то, что, кронштейны крепления циркуляционного насоса интегрированы в корпус котла.The technical result is achieved by the fact that in the engine start-up liquid heater containing a burner with an igniter, a heat exchanger, a heating boiler, an air injection unit, circulation and fuel pumps, an electronic control unit and mounting brackets to the installation site, the new is that the mounting brackets circulation pump integrated into the boiler body.

Теплообменник имеет спираль для направления потока жидкости.The heat exchanger has a spiral for directing fluid flow.

Теплообменник выполнен с коэффициентом соотношения площади его внутренней поверхности к внешней поверхности не менее 2,7.The heat exchanger is made with a ratio of the area of its inner surface to the outer surface of at least 2.7.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется фигурой, на которой показан общий вид подогревателя.The proposed technical solution is illustrated by a figure, which shows a General view of the heater.

Здесь: 1 - запальник; 2 - электронный блок управления; 3 - нагревательный котел; 4 - блок вентиляции; 5 - циркуляционный насос; 6 - топливный насос; 7 - кронштейн крепления подогревателя; 8 - горелочное устройство; 9 - теплообменник; 10 - корпус нагревательного котла; 11 - блок нагнетания воздуха; 12 - жгут питания и управления; 13 - провода питания циркуляционного насоса; 14 - патрубок ввода в жидкостную рубашку; 15 - патрубок вывода из жидкостной рубашки; 16 - кольцевой газовый канал; 17 - жидкостная рубашка; 18 - спираль теплообменника; 19 - кронштейн крепления жидкостного насоса.Here: 1 - igniter; 2 - electronic control unit; 3 - heating boiler; 4 - ventilation unit; 5 - circulation pump; 6 - fuel pump; 7 - heater mounting bracket; 8 - burner device; 9 - heat exchanger; 10 - housing of the heating boiler; 11 - air injection unit; 12 - power and control harness; 13 - power wires of the circulation pump; 14 - pipe entry into the liquid jacket; 15 - pipe outlet from the liquid jacket; 16 - annular gas channel; 17 - liquid shirt; 18 - coil heat exchanger; 19 - an arm of fastening of the liquid pump.

Предпусковой жидкостный подогреватель ДВС содержит последовательно установленные блок нагнетания воздуха 11 в сборе, блок вентиляции 4 в сборе, горелочное устройство 8 с запальником 1, нагревательный котел 3, теплообменник 9 с кольцевым газовым каналом продуктов сгорания 16 и жидкостной рубашкой 17. Теплообменник имеет спираль 18 для направления потока жидкости. Кроме того, подогреватель имеет электронный блок управления 2, снабженный жгутом питания и управления 12, циркуляционный насос 5 с проводами питания 13, топливный насос 6, кронштейны крепления 7 к месту установки подогревателя. Кронштейны 19 крепления циркуляционного насоса интегрированы в корпус 10 нагревательного котла 3, что обеспечивает размещение циркуляционного насоса 5 в непосредственной близости к корпусу 10 нагревательного котла 3.The engine start-up liquid heater contains sequentially installed air injection unit 11 assembly, ventilation unit 4 assembly, burner 8 with igniter 1, heating boiler 3, heat exchanger 9 with an annular gas channel of combustion products 16 and a liquid jacket 17. The heat exchanger has a spiral 18 for fluid flow directions. In addition, the heater has an electronic control unit 2, equipped with a power and control harness 12, a circulation pump 5 with power wires 13, a fuel pump 6, mounting brackets 7 to the installation site of the heater. The brackets 19 of the fastening of the circulation pump are integrated into the housing 10 of the heating boiler 3, which ensures the placement of the circulation pump 5 in close proximity to the housing 10 of the heating boiler 3.

Кронштейны 19 (интегрированные в корпус 10 нагревательного котла) представляют собой бобышки в корпусе 10, к которым при помощи винтов крепится циркуляционный насос.The brackets 19 (integrated into the housing 10 of the heating boiler) are the bosses in the housing 10 to which the circulation pump is attached with screws.

Теплообменник 9 выполнен с коэффициентом соотношения площади его внутренней поверхности к внешней поверхности не менее 2,7.The heat exchanger 9 is made with a ratio of the area of its inner surface to the outer surface of at least 2.7.

При изготовлении теплообменника путем литья, получаемые ребра на внутреннем диаметре ограничены уклонами формовочных моделей, которые составляют минимум 2.3 градуса, регламентируются по ГОСТ 3212-92, что приводит к увеличению толщин ребер по мере приближения к глухой части теплообменника. При изготовлении теплообменника методом экструзии, вышеуказанных уклонов нет, что позволяет увеличить количество ребер, тем самым увеличив активную площадь теплообмена.In the manufacture of a heat exchanger by casting, the obtained fins on the inner diameter are limited by the slopes of the molding models, which are at least 2.3 degrees, are regulated according to GOST 3212-92, which leads to an increase in the thickness of the fins as they approach the deaf part of the heat exchanger. In the manufacture of a heat exchanger by extrusion, the above slopes are not present, which allows to increase the number of ribs, thereby increasing the active area of heat transfer.

Пример:Example:

Теплообменник ПЖД 14ТС-10, производства ООО ″Адверс″, имеет те же габаритные размеры, получен методом литья, имеет 18 ребер по внутреннему диаметру, при этом соотношение площади его внутренней поверхности к внешней поверхности менее 2,7. Предлагаемый теплообменник при тех же габаритах имеет на внутреннем диаметре 26 ребер, при этом соотношение площади его внутренней поверхности к внешней поверхности составляет не менее 2,7.The PZD 14TS-10 heat exchanger, manufactured by Advers LLC, has the same overall dimensions, obtained by casting, has 18 ribs in inner diameter, and the ratio of its inner surface to outer surface is less than 2.7. The proposed heat exchanger with the same dimensions has 26 ribs on the inner diameter, while the ratio of the area of its inner surface to the outer surface is at least 2.7.

Работает предпусковой подогреватель следующим образом.The preheater works as follows.

При включении подогревателя электронный блок управления 2 осуществляет тестирование и контроль работоспособности элементов подогревателя. При исправном состоянии начинается процесс розжига: включается топливный насос 6, по заданной программе происходит предварительная продувка камеры сгорания и разогрев до необходимой температуры свечи накаливания (запальника 1). В качестве источника тепла используются газы от сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания нагревательного котла 3. Через стенки теплообменника 9 тепло передается охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя автомобиля.When the heater is turned on, the electronic control unit 2 tests and monitors the operability of the heater elements. When in good condition, the ignition process begins: the fuel pump 6 is turned on, according to the specified program, the combustion chamber is pre-purged and the glow plug (ignitor 1) is heated to the required temperature. Gases from the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the heating boiler 3 are used as a heat source. Through the walls of the heat exchanger 9, heat is transferred to the coolant of the automobile engine cooling system.

Включается циркуляционный насос 5 для прокачки жидкости-теплоносителя. Топливо от топливного насоса 6 подается в испаренном виде в камеру сгорания нагревательного котла 3, куда подается и воздух. От запальника 1 топливовоздушная смесь воспламеняется и после установившегося режима запальник 1 отключается.Turns on the circulation pump 5 for pumping the heat transfer fluid. The fuel from the fuel pump 6 is supplied in vaporized form to the combustion chamber of the heating boiler 3, where air is also supplied. From the igniter 1, the air-fuel mixture ignites and after steady-state operation, the ignitor 1 is turned off.

Нагреваемая жидкость подводится в жидкостную рубашку 17, задаваемую спиралью 18, через патрубок 14, расположенный в днище корпуса 10 нагревательного котла 3. Вывод нагретой жидкости из подогревателя из жидкостной рубашки 17, осуществляется через патрубок 15. Таким образом, направление течения жидкости противоположно направлению движения потока горения газов в кольцевом газовом канале 16.The heated liquid is supplied to the liquid jacket 17, defined by the spiral 18, through the pipe 14 located in the bottom of the housing 10 of the heating boiler 3. The heated liquid is discharged from the heater from the liquid jacket 17 through the pipe 15. Thus, the direction of the fluid flow is opposite to the direction of flow combustion of gases in an annular gas channel 16.

Нагретая охлаждающая жидкость поступает в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания.Heated coolant enters the cylinder block of the internal combustion engine.

После образования стабильного горения происходит отключение свечи накаливания (запальника 1). Блок управления 2 осуществляет контроль температуры охлаждающей жидкости и, в зависимости от величины температуры охлаждающей жидкости, устанавливает режимы работы подогревателя: ″полный″, ″средний″, ″малый″, ″остывание″. При охлаждении жидкости ниже 55°C подогреватель автоматически включается вновь на режим ″полный″.After the formation of stable combustion, the glow plug (igniter 1) is turned off. The control unit 2 monitors the temperature of the coolant and, depending on the temperature of the coolant, sets the operating modes of the heater: ″ full ″, ″ medium ″, ″ small ″, ″ cooling ″. When the liquid cools below 55 ° C, the heater automatically switches back to ″ full ″ mode.

При подаче команды на выключение подогревателя, вручную или автоматически: - по истечению установленного времени работы подогревателя, прекращается подача топлива и производится продувка камеры сгорания воздухом.When a command is issued to turn off the heater, manually or automatically: - after the set time of the heater has expired, the fuel supply is stopped and the combustion chamber is purged with air.

При нагреве жидкости до заданной температуры по сигналу датчика температуры жидкости (на фигуре не показано) предпусковой подогреватель отключается автоматически, либо вручную с пульта управления подогревателем.When the liquid is heated to a predetermined temperature by the signal of the liquid temperature sensor (not shown in the figure), the pre-heater is switched off automatically or manually from the heater control panel.

Выполнение кронштейнов крепления циркуляционного насоса интегрированными (встроенными) в корпус котла предполагает, что сам циркуляционный насос расположен в непосредственной близости к нагревательному котлу, что обеспечивает достижение заявленного технического результата - снижение тепловых потерь при одновременном сокращении продольных габаритов конструкции, исключая необходимость дополнительного размещения насоса на автомобиле.The implementation of the mounting brackets of the circulation pump integrated (built-in) into the boiler body suggests that the circulation pump itself is located in close proximity to the heating boiler, which ensures the achievement of the claimed technical result - reduction of heat loss while reducing the longitudinal dimensions of the structure, eliminating the need for additional placement of the pump on the car .

Снабжение теплообменника 9 спиралью 18 для направления потока жидкости, позволяет создать турбулентное течение, тем самым повысить интенсивность теплопередачи и эффективность подогрева.The supply of the heat exchanger 9 with a spiral 18 for directing the fluid flow, allows you to create a turbulent flow, thereby increasing the intensity of heat transfer and heating efficiency.

Выполнение теплообменника с коэффициентом соотношения площади внутренней поверхности к его внешней поверхности не менее 2,7 обеспечивает необходимый уровень теплопередачи от газового к жидкостному каналу в заданных габаритах.The implementation of the heat exchanger with a ratio of the area of the inner surface to its outer surface of at least 2.7 provides the necessary level of heat transfer from the gas to the liquid channel in the given dimensions.

Таким образом, заявляемая конструкция предпускового подогревателя ДВС компактна, имеет небольшие габариты, обеспечивает высокую теплоотдачу продуктов сгорания, устойчивую и экономичную работу агрегата, высокую надежность и эффективность подогрева.Thus, the claimed design of the engine start-up heater is compact, has small dimensions, provides high heat transfer of combustion products, stable and economical operation of the unit, high reliability and efficiency of heating.

Claims

1. Prestarting liquid heater of an internal combustion engine, comprising a burner with a pilot, a heat exchanger, a heating boiler, an air injection unit, circulation and fuel pumps, an electronic control unit and mounting brackets to the installation site, characterized in that the mounting brackets of the circulation pump are integrated into the housing heating boiler.

2. ICE heater according to claim 1, characterized in that the heat exchanger has a spiral for directing the fluid flow.

3. The engine heater according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is made with a ratio of the area of the inner surface to its outer surface of at least 2.7.