RU203266U1 - AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER - Google Patents

AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER Download PDF

Info

Publication number
RU203266U1
RU203266U1 RU2020139014U RU2020139014U RU203266U1 RU 203266 U1 RU203266 U1 RU 203266U1 RU 2020139014 U RU2020139014 U RU 2020139014U RU 2020139014 U RU2020139014 U RU 2020139014U RU 203266 U1 RU203266 U1 RU 203266U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
engine
induction heater
cylinder
pressure
Prior art date
Application number
RU2020139014U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Викторович Шабалин
Артём Юрьевич Сергеев
Виктор Владимирович Филистеев
Виктор Александрович Минин
Артём Денисович Мальцев
Пурбо Доржиевич Доржиев
Марат Арсенович Гасангусейнов
Виталий Валерьевич Сопьяненко
Светлана Валерьевна Шевцова
Евгений Николаевич Лямзин
Иван Владимирович Вдовинков
Алексей Николаевич Снятков
Евгений Анатольевич Глухов
Владимир Григорьевич Горовой
Юрий Владимирович Тимофеев
Дмитрий Борисович Зубатыкин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020139014U priority Critical patent/RU203266U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU203266U1 publication Critical patent/RU203266U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N9/00Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers
    • F02N9/04Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers the pressure fluid being generated otherwise, e.g. by compressing air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам воздушного пуска двигателей мобильных транспортных средств, и может быть использована для повышения эффективности пуска образцов военной техники Сухопутных войск Российской Федерации.Техническим результатом заявленной системы является обеспечение высокотемпературного нагрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя и исключение непроизводительного расхода воздуха из системы воздушного пуска.Технический результат достигается установкой теплоизолированного металлического корпуса, внутри него располагают индукционное устройство, обмотку которого равномерно размещают на поверхности диэлектрической трубки.The utility model relates to the field of transport engine building, namely to air start systems for engines of mobile vehicles, and can be used to increase the efficiency of launching samples of military equipment of the Ground Forces of the Russian Federation. it into the engine cylinders and the elimination of unproductive air flow from the air start system. The technical result is achieved by installing a heat-insulated metal case, inside it there is an induction device, the winding of which is evenly placed on the surface of the dielectric tube.

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.The proposal relates to the field of transport engine building, namely, to air start systems for engines of mobile vehicles, and can be used to increase the efficiency of launching samples of military equipment of the Ground Forces of the Russian Federation.

Известна система воздушного пуска двигателя (Боевые машины десантные БМД-1П и БМД-ШК. Техническое описание. - Москва: Военное издательство, 2002 - 384 с.) содержащая баллон, вентиль, манометр, штуцер бля подключения потребителей, редуктор, электровоздушные клапаны, тройники, проточный баллон, компрессор, автомат давления, влагомаслоотделитель, отсечной клапан, компрессор, войлочный воздушный фильтр, редукторы давления.Known system of air start of the engine (Airborne combat vehicles BMD-1P and BMD-ShK. Technical description. - Moscow: Military Publishing House, 2002 - 384 S.) containing a cylinder, valve, pressure gauge, union for connecting consumers, reducer, electric air valves, tees , flow cylinder, compressor, pressure switch, moisture-oil separator, shut-off valve, compressor, felt air filter, pressure reducers.

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 П.М., Военное издательство, 2001, 319 с), содержащая электропневмоклапан, отстойник, обратный клапан, воздухораспределитель, пусковой клапан, распределительную коробку, баллон, компрессор, войлочный воздушный фильтр, редукторы давления.Also known, fundamentally similar to the above, the air launch system of the BMP-2 infantry fighting vehicle (BMP-2 infantry fighting vehicle. Technical description and operating instructions. Part PM, Military publishing house, 2001, 319 s), containing an electric pneumatic valve, sump, check valve, air distributor, start valve, junction box, cylinder, compressor, felt air filter, pressure reducers.

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.A common disadvantage of these designs is the following. The air intended for starting the engine on board the vehicle is stored at sufficiently high pressures, reaching 20.0 MPa. At the same time, the compressed air pressure required to start a piston engine is usually in the range from 3.0 to 7.0 MPa. To achieve such an operating pressure in the air start systems of a diesel engine of mobile machines, air is throttled in the gearboxes to a predetermined level, regardless of the initial value. However, as you know, as a result of the Joule-Thompson effect in the gas reducer, not only the air pressure decreases, but also its temperature. When the starting temperature is lowered, for example, in winter operating conditions of the machine, this cooling effect increases. So, for example, in the case of throttling from 20.0 to 5.0 MPa at an initial temperature of minus 20 ° C, the air is cooled by about 20-15 degrees as a result of the Joule-Thomson effect. In this case, the final starting air temperature will reach minus 40-45 ° С.

Низкая температура поступающего в цилиндры двигателя пускового воздуха оказывает негативное влияние на ряд его характеристик, а именноThe low temperature of the starting air entering the engine cylinders has a negative effect on a number of its characteristics, namely

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;firstly, the efficiency of starting the diesel engine decreases. This is primarily due to the overcooling of the cylinder walls and combustion chambers when the compressed air introduced into them expands. When starting a cold engine, more heat will be taken from the air compressed in the cylinders; as a result, the temperature and pressure in the cylinder precooled with starting air may be low and insufficient for spontaneous ignition of the injected fuel;

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.secondly, the durability of the engine decreases due to an increase in the thermal stress of the engine parts forming the combustion chamber. It is known that thermal stress means not only the absolute temperature on the surface of the walls of the cylinder-piston group (CPG), but also temperature stresses due to temperature unevenness at different points of the parts forming the combustion chamber. With frequent changes in the temperature regime of the CPG associated with frequent air starts of a hot engine (especially in conditions of negative ambient temperatures), the phenomenon of "thermal fatigue" occurs in engines with high thermal load. Thermal fatigue is determined by the accumulation of heat cycle cycles and thermal stresses. This phenomenon can be schematically represented as follows: at a high temperature of the CPG parts, plastic deformation in the surface layer is possible due to compressive stresses; upon subsequent rapid cooling of the wall (when interacting with the cooled compressed air of the air launch system), tensile forces appear in this layer (the material does not have time to "get rid" of plastic deformation), which, when the ultimate strength is exceeded, lead to surface cracks.

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.The above circumstances convincingly indicate the need to ensure heating of the compressed air of the air start system before it enters the engine cylinders, especially in conditions of negative and extremely negative ambient temperatures.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является система воздушного пуска двигателя с вихревым подогревателем (патент RU 196360, Опубл. 26.02.2020, Бюл. №6), содержащая центральный щиток электрически связанный с электропневмоклапаном, баллон магистралью высокого давления, пневматически связанный с войлочным воздушным фильтром, редуктором давления, отстойником, воздухораспределителем, пусковым клапаном, распределительной коробкой, вихревую трубу, своим диффузором холодного потока, связанную с электропневмоклапаном, управление которым осуществляется от центрального щитка.The closest in technical essence and the achieved technical result is an engine air start system with a vortex heater (patent RU 196360, Publ. 02.26.2020, bull. No. 6), containing a central flap electrically connected to an electro-pneumatic valve, a high-pressure cylinder pneumatically connected to a felt air filter, a pressure reducer, a sump, an air distributor, a start valve, a junction box, a vortex tube, its own cold flow diffuser connected to an electro-pneumatic valve, which is controlled from the central panel.

Недостатком данной системы является ее низкая эффективность, обусловленная недостаточным нагревом сжатого воздуха системы воздушного пуска двигателя, связанная с низким КПД вихревой трубы, тем более при ее работе с гидравлическим сопротивлением на выходе горячего потока. Также следует отметить непроизводительный расход воздуха из системы воздушного пуска связанный с тем, что часть сжатого воздуха из данной системы через диффузор холодного потока вихревой трубы отводится в атмосферу, не выполняя полезной работы.The disadvantage of this system is its low efficiency, due to insufficient heating of the compressed air of the air start system of the engine, associated with the low efficiency of the vortex tube, especially when it operates with hydraulic resistance at the outlet of the hot stream. It should also be noted that the unproductive air consumption from the air launch system is associated with the fact that part of the compressed air from this system is discharged into the atmosphere through the diffuser of the cold flow of the vortex tube, without performing useful work.

Техническим результатом заявленной системы является обеспечение высокотемпературного нагрева сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя и исключение непроизводительного расхода воздуха из системы воздушного пуска.The technical result of the claimed system is to provide high-temperature heating of the compressed air of the air start system before it enters the engine cylinders and the elimination of unproductive air consumption from the air start system.

Технический результат достигается установкой теплоизолированного металлического корпуса ,внутри него располагают индукционное устройство, обмотку которого равномерно размещают на поверхности диэлектрической трубки.The technical result is achieved by installing a heat-insulated metal case, inside it there is an induction device, the winding of which is evenly placed on the surface of the dielectric tube.

Предложение поясняется чертежами, где:The proposal is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображена принципиальная схема системы воздушного пуска двигателя военной техники с индукционным подогревателем;in fig. 1 shows a schematic diagram of an air start system for a military vehicle engine with an induction heater;

на фиг. 2 индукционный подогреватель в поперечном разрезе.in fig. 2 induction heater in cross section.

Предлагаемая система воздушного пуска двигателя военной техники с индукционным подогревателем содержит баллон 1 с сжатым воздухом трубопроводами высокого давления, соединенный с распределительной коробкой 2, войлочным воздушным фильтром 3 и двумя редукторами давления 4, электропневмоклапан 5, отстойник 6, центральный щиток 7, электрически связанный с обмоткой 8 индукционного устройства, равномерно расположенной на поверхности диэлектрической трубки 9, теплоизолированный металлический корпус 10, воздухораспределитель 11 и пусковой клапан 12.The proposed air start system for an engine of military equipment with an induction heater contains a cylinder 1 with compressed air by high pressure pipelines, connected to a junction box 2, a felt air filter 3 and two pressure reducers 4, an electro-pneumatic valve 5, a sump 6, a central shield 7, electrically connected to the winding 8 of an induction device, evenly located on the surface of a dielectric tube 9, a heat-insulated metal body 10, an air distributor 11 and a start valve 12.

Предлагаемая система воздушного пуска двигателя военной техники с индукционным подогревателем работает следующим образом.The proposed system of air start of a military vehicle engine with an induction heater operates as follows.

Система работает 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 кнопок «подогрев пускового воздуха» и «пуск» (на фигуре не показаны) на центральном щитке 7, при этом открывается электропневмоклапан 5 и сжатый воздух из баллона 1 по трубопроводам высокого давления, 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, минуя отстойник 6, направляется в индукционное устройство, состоящее из обмотки 8, равномерно расположенной на поверхности диэлектрической трубки 9 и теплоизолированного металлического корпуса 10. В это же время по сигналу с центрального щитка 7 на обмотку 8 индукционного устройства подается напряжение (от аккумуляторных батарей или внешнего источника электрического тока), которое создает переменное электрическое поле, бесконтактно передающее энергию в нагреваемое электропроводящее тело, в качестве которого используются участок металлического цилиндрического трубопровода высокого давления находящийся под диэлектрической трубкой 9, а также теплоизолированному металлическому корпусу 10 (см. фиг. 2). Участок трубопровода высокого давления, находящийся под диэлектрической трубкой 9 и теплоизолированный металлический корпус 10, быстро нагреваются под воздействием переменного электрического поля, отдавая тепловую энергию сжатому воздуху, проходящему по участку трубопровода высокого давления. Подогретый в индукционном подогревателе воздух поступает в воздухораспределитель 11 и через пусковой клапан 12 в цилиндр двигателя (на рисунке не показан).The system operates in two modes. The first mode is used mainly in conditions of negative or extremely negative ambient temperatures, when heating of the compressed air of the engine air start system is required. In this case, starting the engine with compressed air is carried out by pressing the buttons "heating the starting air" and "start" (not shown in the figure) on the central panel 7, while the electro-pneumatic valve 5 and compressed air from the cylinder 1 through high pressure pipelines, bypassing the junction box 2 and the felt air filter 3 enters the gearboxes 4, in which the initial pressure is reduced and cooled under the influence of the Joule-Thomson effect. Further, the cooled compressed air, bypassing the sump 6, is directed to the induction device, consisting of a winding 8, evenly located on the surface of the dielectric tube 9 and a heat-insulated metal case 10. At the same time, a signal from the central shield 7, a voltage is applied to the winding 8 of the induction device ( from batteries or an external source of electric current), which creates an alternating electric field, contactlessly transferring energy to a heated electrically conductive body, which is a section of a metal cylindrical high pressure pipeline located under a dielectric tube 9, as well as a thermally insulated metal body 10 (see Fig. . 2). The section of the high-pressure pipeline located under the dielectric tube 9 and the thermally insulated metal body 10 are rapidly heated under the influence of an alternating electric field, giving off thermal energy to the compressed air passing through the section of the high-pressure pipeline. The air heated in the induction heater enters the air distributor 11 and through the starting valve 12 into the engine cylinder (not shown in the figure).

Второй режим применяется в случаях, когда подогрев сжатого воздуха не требуется. В этом случае пуск двигателя осуществляется в штатном режиме.The second mode is used in cases when compressed air heating is not required. In this case, the engine is started normally.

По сравнению с прототипом предлагаемая система позволяет обеспечивать высокотемпературный нагрев сжатого воздуха системы воздушного пуска перед поступлением его в цилиндры двигателя и исключает непроизводительный расхода воздуха из системы воздушного пуска.Compared to the prototype, the proposed system allows for high-temperature heating of compressed air of the air start system before it enters the engine cylinders and eliminates the unproductive air flow from the air start system.

Claims (1)

Система воздушного пуска двигателя военной техники с индукционным 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 установлен теплоизолированный металлический корпус, внутри него располагают индукционное устройство, обмотку которого равномерно размещают на поверхности диэлектрической трубки.An air start system for an engine of military equipment with an induction heater, containing a central shield electrically connected to an electro-pneumatic valve, a cylinder with a high pressure line pneumatically connected to a felt air filter, a pressure reducer, a sump, an air distributor, a starting valve, a junction box, characterized in that it is installed a heat-insulated metal case, inside it there is an induction device, the winding of which is evenly placed on the surface of the dielectric tube.
RU2020139014U 2020-11-27 2020-11-27 AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER RU203266U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139014U RU203266U1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139014U RU203266U1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU203266U1 true RU203266U1 (en) 2021-03-29

Family

ID=75356110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139014U RU203266U1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU203266U1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU708066A1 (en) * 1978-06-16 1980-01-05 Предприятие П/Я В-2302 Diesel-starting arrangemement
RU196360U1 (en) * 2019-12-09 2020-02-26 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации AIR START SYSTEM OF THE ENGINE WITH VORTEX HEATER

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU708066A1 (en) * 1978-06-16 1980-01-05 Предприятие П/Я В-2302 Diesel-starting arrangemement
RU196360U1 (en) * 2019-12-09 2020-02-26 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации AIR START SYSTEM OF THE ENGINE WITH VORTEX HEATER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU196360U1 (en) AIR START SYSTEM OF THE ENGINE WITH VORTEX HEATER
WO2007140283A3 (en) Improved engine
CN104254678A (en) High-pressure stratification and spark ignition device for an internal combustion engine
Zhu et al. Thermodynamic analysis of the turbocharged marine two-stroke engine cycle with different scavenging air control technologies
RU203266U1 (en) AIR STARTING SYSTEM FOR MILITARY ENGINE WITH INDUCTION HEATER
DK201970370A1 (en) A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling conditions in combustion chamber
CN103266950A (en) Oil water fuel composite exhaust gas powered two-stroke engine
US8127749B2 (en) Crank case ventilation
CN103982277B (en) Method for operating internal combustion engine
CN206592175U (en) A kind of anti-freeze pipeline of engine with supercharger crankcase ventilation system
Fang et al. Study on pneumatic-fuel hybrid system based on waste heat recovery from cooling water of internal combustion engine
CN103365315A (en) Adjusting device for intake air temperature
CN102518507A (en) Forced air inflow device of internal combustion engine
US20140209276A1 (en) System and method for transferring heat using an expanded gas
US9458755B2 (en) Radiant heat discharge arrangement
RU178530U1 (en) ELECTRONIC SYSTEM OF VORTEX INDUCTION HEATING OF THE AIR CHARGE OF V-2 DIESELS IN THE CONDITIONS OF LOW TEMPERATURES
RU78527U1 (en) PISTON ENGINE
JP2021011869A (en) Gas fuel supply system and method of operating gas fuel supply system
Al-Takrouri et al. Effect of Intake Air Temperature on Performance and Emissions of Diesel Fueled Engine
RU165395U1 (en) CHARGE AIR SUPPLY DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN103072448A (en) LNG (liquefied natural gas) automobile air-conditioning refrigeration system
EP3225808B1 (en) Compound engine
WO2015136143A1 (en) Prechamber arrangement, cylinder head and piston engine
Yao et al. Research of the High Altitude Control Strategy of the Piston Aero-Engine Using Two-Stage Turbocharger Coupled with Single Supercharging System
CN101787948A (en) Air inlet device of internal combustion engine