RU196360U1

RU196360U1 - Система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем

Info

Publication number: RU196360U1
Application number: RU2019140410U
Authority: RU
Inventors: Денис Викторович Шабалин; Артём Юрьевич Сергеев; Денис Александрович Дараган; Иван Олегович Рябов; Зелимхан Ибрагимович Ибрагимов; Владислав Петрович Ковалев; Борис Николаевич Сидоров; Владислав Евгеньевич Петров; Кирилл Андреевич Богомолов; Руслан Андреевич Трикозов; Максим Михайлович Юрин; Роман Яковлевич Пермяков; Георгий Артёмович Мурадян
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-02-26

Abstract

Предложение относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам воздушного пуска двигателей мобильных транспортных средств, и может быть использовано для повышения эффективности пуска образцов военной техники Сухопутных войск Российской Федерации.Техническим результатом заявленной системы воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем является обеспечение подогрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя.Технический результат достигается за счет установки в воздушной магистрали высокого давления за редукторами вихревой трубы, своим диффузором холодного потока связанной с электропневмоклапаном, управление которым осуществляется от центрального щитка.

Description

Предложение относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам воздушного пуска двигателей мобильных транспортных средств и может быть использовано для повышения эффективности пуска образцов военной техники Сухопутных войск Российской Федерации.

Известна система воздушного пуска двигателя (Боевые машины десантные БМД-1П и БМД-1ПК. Техническое описание. - Москва: Военное издательство, 2002 - 384 с.) содержащая баллон, вентиль, манометр, штуцер для подключения потребителей, редуктор, электровоздушные клапаны, тройники, проточный баллон, компрессор, автомат давления, влагомаслоотделитель, отсечной клапан, компрессор, войлочный воздушный фильтр, редукторы давления.

Также известна, принципиально схожая с вышеприведенной, система воздушного пуска боевой машины пехоты БМП-2 (Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть II. М., Военное издательство, 2001, 319 с.), содержащая электропневмоклапан, отстойник, обратный клапан, воздухораспределитель, пусковой клапан, распределительную коробку, баллон, компрессор, войлочный воздушный фильтр, редукторы давления.

Общим недостатком этих конструкций является следующее. Воздух, предназначенный для пуска двигателя на борту машины, хранится при достаточно высоких давлениях, достигающих 20,0 МПа. Вместе с тем давление сжатого воздуха необходимое для пуска поршневого двигателя обычно находится в диапазоне от 3,0 до 7,0 МПа. Для достижения такого рабочего давления в системах воздушного пуска дизеля мобильных машин воздух дросселируется в редукторах до заданного уровня независимо от исходного значения. Однако, как известно, в результате эффекта Джоуль-Томпсона в газовом редукторе снижается не только давление воздуха, но и его температура. При понижении начальной температуры, к примеру, в условиях зимней эксплуатации машины этот охлаждающий эффект возрастает. Так, например, в случае дросселирования с 20,0 до 5,0 МПа при начальной температуре минус 20°С воздух в результате Джоуль-томсоновского эффекта охлаждается примерно на 20-15 градусов. Конечная температура пускового воздуха в этом случае достигнет минус 40-45°С.

Низкая температура поступающего в цилиндры двигателя пускового воздуха оказывает негативное влияние на ряд его характеристик, а именно:

во-первых, снижается эффективность пуска дизеля. Это, прежде всего, обусловлено переохлаждением стенок цилиндров и камер сгорания при расширении вводимого в них сжатого воздуха. При пуске холодного двигателя от сжимаемого в цилиндрах воздуха будет отбираться большее количество тепла, в итоге температура и давление в предварительно охлажденном пусковым воздухом цилиндре могут оказаться низкими и недостаточными для самовоспламенения впрыскиваемого топлива;

во-вторых, уменьшается долговечность двигателя за счет увеличения тепловой напряженности деталей двигателя образующих камеру сгорания. Известно, что под тепловой напряженностью имеется в виду не только абсолютная температура на поверхности стенок цилиндропоршневой группы (ЦПГ), а также и температурные напряжения из-за неравномерности температуры в различных точках деталей образующих камеру сгорания. При частых изменениях температурного режима ЦПГ, связанных с частыми воздушными пусками горячего двигателя (особенно в условиях отрицательных температур окружающего воздуха) у высоконагруженных в тепловом отношении двигателей возникает явление «термической усталости». Термическая усталость определяется накоплением циклов теплосмен и тепловых напряжений. Схематично это явление можно представить следующим образом: при высокой температуре деталей ЦПГ возможна пластическая деформация в поверхностном слое из-за напряжений сжатия; при последующем быстром охлаждении стенки (при взаимодействии с охлажденным сжатым воздухом системы воздушного пуска) в этом слое появляются растягивающие усилия (материал не успевает «избавиться» от пластической деформации), которые при превышении предела прочности приводят к поверхностным трещинам.

Приведенные выше обстоятельства убедительно указывают на необходимость обеспечения подогрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед его поступлением в цилиндры двигателя, особенно в условиях отрицательных и экстремально отрицательных температур окружающего воздуха.

Из изученных аналогов в качестве прототипа принята система воздушного пуска боевой машины пехоты БМП-2 (Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть II. М., Военное издательство, 2001, 319 с.).

Техническим результатом заявленной системы воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем является обеспечение подогрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя.

Технический результат достигается за счет установки в воздушной магистрали высокого давления за редукторами вихревой трубы Ранке-Хилша (Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. - Самара: Оптима, 1997. - 184 с.) диффузором холодного потока связанной с электропневмоклапаном управление которым осуществляется от центрального щитка. Свойство вихревой трубы одновременно создавать из исходного потока сжатого воздуха два результирующих, из которых один - подогретый, а второй - охлажденный, как нельзя более удачно подходит для обеспечения подогрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед его поступлением в цилиндры двигателя.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

Предложение поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема системы воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем.

Предлагаемая система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем содержит (см. фиг. 1): баллон 1 с сжатым воздухом трубопроводами высокого давления, соединенный с распределительной коробкой 2, войлочным воздушным фильтром 3, двумя редукторами давления 4, вихревой трубой 5, управление которой производится от электрического сигнала с центрального щитка 7, электрически связанного с электропневмоклапанами 6 и 8, отстойник 9, воздухораспределитель 10 и пусковой клапан 11.

Предлагаемая система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем работает следующим образом.

Система может работать в двух режимах. Первый режим применяется преимущественно в условиях отрицательной или экстремально отрицательной температуры окружающего воздуха, когда требуется подогрев сжатого воздуха системы воздушного пуска двигателя. В этом случае пуск двигателя сжатым воздухом осуществляется нажатием кнопки «подогрев пускового воздуха» и «пуск» на центральном щитке 7, при этом открываются электропневмоклапаны 6 и 8, и сжатый воздух из баллона 1, минуя распределительную коробку 2 и войлочный воздушный фильтр 3, поступает в редукторы 4, в которых начальное давление снижается и охлаждается под влиянием джоуль-томсоновского эффекта. Далее охлажденный сжатый воздух направляется в вихревую трубу 5, где происходит разделение на подогретый и охлажденный потоки. Охлажденный поток из вихревой трубы 5 через диффузор холодного потока (на рисунке не показан), минуя открывшийся электропневмоклапан 6, выводится в атмосферу, а подогретый через открытый электропневмоклапан 8 и отстойник 9 поступает в воздухораспределитель 10, и через пусковой клапан 11 в цилиндр двигателя (на рисунке не показан).

Второй режим применяется в случаях, когда подогрев сжатого воздуха не требуется. Для включения этого режима на центральном щитке 7 отжимают кнопку «подогрев пускового воздуха». Далее после нажатия кнопки «пуск» сигнал с центрального щитка 7 поступает на электропневмоклапан 8, открывая его, и электропневмоклапан 6, который закрывается, осуществляя перекрытие выхода охлажденного потока из вихревой трубы 5 в атмосферу. В результате этого процесс энергетического разделения потоков воздуха в вихревой трубе 5 прекращается, и воздушный пуск двигателя осуществляется в штатном режиме.

По сравнению с прототипом предлагаемая система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем позволяет обеспечивать подогрев сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя.

Claims

Система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем, содержащая центральный щиток, электрически связанный с электропневмоклапаном, баллон с магистралью высокого давления, пневматически связанный с войлочным воздушным фильтром, редуктором давления, отстойником, воздухораспределителем, пусковым клапаном, распределительной коробкой, отличающаяся тем, что в магистрали высокого давления за редукторами установлена вихревая труба, своим диффузором холодного потока связанная с электропневмоклапаном, управление которым осуществляется от центрального щитка.