RU2217608C2

RU2217608C2 - Device for preheating before starting and temperature control of enternal combustion engine

Info

Publication number: RU2217608C2
Application number: RU2001130382/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Салмин
Original assignee: Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engine lubrication and cooling systems. SUBSTANCE: proposed device contains supply branch pipe, valve, water radiator, inlet and outlet branch pipes, water tank included into engine cooling system, filler and drain cocks, water pump, cooling jacket, and oil sump. It is equipped also with power turbine with reduction gear outlet manifold, electromagnetic valve connected to supply branch pipe, heat exchanger for oil heating connected with water tank provided with filler cock, fan with drive from power turbine set into operation by exhaust gases of internal combustion engine. Turbine is controlled by electromagnetic valve connected with temperature transmitter. EFFECT: facilitated starting of engine, control of temperature in lubrication system, improved reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Известны: устройство (А. С. 1346053, СССР, МКИ⁴ F 01 М 5/02, F 02 М 31/12, 31/14), содержащее теплообменник, работающий на охлаждающей жидкости двигателя или на отработавших газах, или от автономного электронагревателя, подключенный к ответвлению подающего трубопровода двигателя через циркулирующий насос, который включается при температуре масла ниже оптимальной; и устройство (А.С. 1229388, СССР, МКИ⁴ F 01 М 5/00), содержащее теплообменник, одна из секций которого размещена во внутреннем объеме топливного бака, а другая выполнена в виде каналов в стенках бака, причем секции подключены к напорному трубопроводу, снабженному перепускным клапаном, последний управляется термодатчиком через автоматический регулятор.Known: device (A. S. 1346053, USSR, MKI ⁴ F 01 M 5/02, F 02 M 31/12, 31/14) containing a heat exchanger operating on engine coolant or exhaust gas, or from an autonomous electric heater connected to the branch of the supply pipe of the engine through a circulating pump, which turns on when the oil temperature is below optimal; and a device (A.S. 1229388, USSR, MKI ⁴ F 01 M 5/00) containing a heat exchanger, one of the sections of which is located in the internal volume of the fuel tank, and the other is made in the form of channels in the walls of the tank, and the sections are connected to the pressure head a pipeline equipped with a bypass valve, the latter is controlled by a temperature sensor through an automatic regulator.

Недостатком первого устройства является то, что имеется возможность только подогрева моторного масла, а второго - только его охлаждения. The disadvantage of the first device is that it is only possible to heat the engine oil, and the second only to cool it.

Известна система смазки ДВС (Патент РФ 2125166, F 01 М 5/00, 1999), содержащая маслозаборник из картера двигателя, масляный фильтр тонкой очистки, соединенный с масляным насосом через обратный клапан и гидромуфту, а также содержит клапан давления, гидроаккумулятор, необходимый для подачи, нагрева и охлаждения моторного масла, представляющий собой теплообменный аппарат, оребренная поверхность которого омывается отработавшими газами или воздухом, поступающим через исполнительный механизм, управляемый блоком сопротивлений в зависимости от частоты вращения коленчатого вала ДВС. A known internal combustion engine lubrication system (RF Patent 2125166, F 01 M 5/00, 1999) containing an oil intake from the engine crankcase, a fine oil filter connected to the oil pump through a non-return valve and a fluid coupling, and also contains a pressure valve, a hydraulic accumulator, necessary for supply, heating and cooling of engine oil, which is a heat exchanger, the finned surface of which is washed by exhaust gases or air coming through an actuator controlled by a resistance block depending on the frequency engine crankshaft rotation.

Недостатком системы является то, что для регулирования температуры моторного масла в системе смазки ДВС используется поверхностный теплообменный аппарат типа "труба в трубе", который имеет определенную инерционность и при подогреве или охлаждении требуемая температура достигается не мгновенно, а с некоторым запаздыванием. The disadvantage of the system is that to control the temperature of the engine oil in the internal combustion engine lubrication system, a tube-in-pipe type surface heat exchanger is used, which has a certain inertia and when heating or cooling, the required temperature is not reached immediately, but with some delay.

Прототипом является авторское свидетельство СССР 1184962, F 01 Р 7/14, 1985, из которого известно устройство, содержащее питающие патрубки, клапан, водяной радиатор, отводящие патрубки, подводящий патрубок, водяной бачок, водяной насос, датчик температуры, рубашку охлаждения, масляный картер. The prototype is the USSR copyright certificate 1184962, F 01 P 7/14, 1985, from which a device is known that contains supply pipes, a valve, a water radiator, discharge pipes, a supply pipe, a water tank, a water pump, a temperature sensor, a cooling jacket, an oil sump .

Недостатком прототипа является значительная продолжительность времени предпускового разогрева и невозможность использования данной конструкции для регулирования теплового режима в системе смазки ДВС. The disadvantage of the prototype is the significant length of time preheating and the inability to use this design to regulate the thermal regime in the lubrication system of the internal combustion engine.

Целью изобретения является облегчение пуска двигателя и регулирование температуры масла в системе смазки и повышения надежности работы агрегатов систем смазки и двигателя в целом. The aim of the invention is to facilitate engine starting and regulating the temperature of the oil in the lubrication system and to increase the reliability of the units of the lubrication systems and the engine as a whole.

Устройство содержит (см. чертеж) питающий патрубок 1, который подсоединен к электромагнитному клапану (ЭК) 2, водяной радиатор 3, отводящие патрубки 4 и 5, вентилятор 6, подводящий патрубок 7, водяной бачок 8, входящий в систему охлаждения ДВС, заливной кран 9, теплообменник 10, сливной кран 11, водяной насос 12, силовую турбину с редуктором 13, выпускной коллектор 14, датчик температуры 15, ЭК 16, рубашку охлаждения 17 и масляный картер 18. The device contains (see drawing) a supply pipe 1, which is connected to an electromagnetic valve (EC) 2, a water radiator 3, outlet pipes 4 and 5, a fan 6, a supply pipe 7, a water tank 8, which is included in the ICE cooling system, a filling valve 9, heat exchanger 10, drain valve 11, water pump 12, power turbine with gear 13, exhaust manifold 14, temperature sensor 15, EC 16, cooling jacket 17 and oil sump 18.

Устройство работает следующим образом. Перед запуском ДВС открывают заливной кран 9 и сливной кран 11. К заливному крану 9 подключают водовод с горячей водой, которая заполняет водяной бачок 8, входящий в систему охлаждения ДВС, а из него - водяной радиатор 3 через патрубок 4, теплообменник 10, обеспечивающий нагрев моторного масла в масляном картере 18 и рубашку охлаждения 17 через патрубки 5 и 7, обеспечивая тем самым подогрев ДВС. Охлажденная в ходе подогрева ДВС вода сливается через кран 11 обратно в систему подвода нагретой воды, обеспечивая тем самым необходимую циркуляцию горячей воды через ДВС при его разогреве. The device operates as follows. Before starting the internal combustion engine, the filling valve 9 and the drain valve 11 are opened. A hot water pipe is connected to the filling valve 9, which fills the water tank 8 included in the internal combustion engine cooling system, and from it the water radiator 3 through the pipe 4, the heat exchanger 10, which provides heating engine oil in the oil sump 18 and the cooling jacket 17 through the nozzles 5 and 7, thereby ensuring the internal combustion engine. The water cooled during the heating of the internal combustion engine is discharged through the valve 11 back into the heated water supply system, thereby providing the necessary circulation of hot water through the internal combustion engine when it is heated.

Перед пуском ДВС закрывают вначале сливной кран 11, а затем заливной кран 9. От заливного крана 9 отключают водовод с горячей водой, тем самым заканчивают процесс предпускового подогрева двигателя. Before starting the internal combustion engine, the drain valve 11 is first closed, and then the filling valve 9. The hot water pipe is disconnected from the filling valve 9, thereby ending the engine preheating process.

В момент пуска ДВС ЭК 2 закрывает канал подачи воды к водяному радиатору 3 и открывает канал подачи воды к отводящему патрубку 5 за счет малого напряжения на обмотке ЭК 2, подаваемого от датчика температуры 15, который при температуре охлаждающей жидкости меньше 80^oС вырабатывает термо-ЭДС меньше чем требуется для открытия ЭК 2. При этом в момент пуска ДВС система охлаждения и смазки имеет малый контур циркуляции жидкости, что обеспечивает быстрый разогрев двигателя после его пуска.At the time of starting the internal combustion engine EC 2 closes the water supply passage to the radiator 3, and opens the water supply passage to a discharge conduit 5 due to the small voltage EC across winding 2 supplied from the temperature sensor 15 which, when the coolant temperature is below 80 ^o C. produces thermodynamic EMF is less than that required to open EC 2. Moreover, at the time of starting the engine, the cooling and lubrication system has a small liquid circuit, which ensures quick heating of the engine after it starts.

При работе ДВС в условиях эксплуатации устройство автоматически осуществляет регулирование температуры моторного масла и охлаждающей жидкости, обеспечивая их равные по величине значения. When the internal combustion engine operates in operating conditions, the device automatically regulates the temperature of the engine oil and coolant, ensuring their equal values.

Регулирование температуры происходит следующим образом. Если охлаждающая жидкость имеет температуру выше рабочей (80^oС), она подается водяным насосом 12 из рубашки охлаждения 17 через патрубок 1 к ЭК 2, который под действием напряжения, подаваемого от датчика температуры 15, открывается и обеспечивает подачу охлаждающей жидкости к водяному радиатору 3, а также через отводящий патрубок 4 - к теплообменнику 10. При этом ЭК 2 закрывает канал подвода охлаждающей жидкости к патрубку 5, увеличивая тем самым контур циркуляции жидкости, что обеспечивает охлаждение жидкости в радиаторе 3 и масла в масляном картере 18, а следовательно, и двигателя в целом. Как только температура воды в рубашке охлаждения 17 становиться ниже рабочей температуры (80^oС), датчик температуры W 15 подает напряжение, недостаточное для открытия ЭК 2. При этом ЭК 2 закрывает канал подачи воды к водяному радиатору 3 и открывает канал подачи воды к отводящему патрубку 5, обеспечивая движение охлаждающей жидкости по малому контуру циркуляции жидкости, а именно через теплообменник 10, бачок 8, патрубок 7 в рубашку охлаждения 17.Temperature control is as follows. If the coolant has a temperature higher than the working temperature (80 ^o С), it is supplied by the water pump 12 from the cooling jacket 17 through the pipe 1 to the EC 2, which opens under the action of the voltage supplied from the temperature sensor 15 and provides the coolant to the water radiator 3 and also through the outlet pipe 4 to the heat exchanger 10. At the same time, EC 2 closes the channel for supplying coolant to the pipe 5, thereby increasing the liquid circulation circuit, which ensures cooling of the liquid in the radiator 3 and the oil in the oil card re 18, and therefore the engine as a whole. As soon as the temperature of the water in the cooling jacket 17 becomes lower than the operating temperature (80 ^o C), the temperature sensor W 15 supplies a voltage insufficient to open EC 2. At the same time, EC 2 closes the water supply channel to the water radiator 3 and opens the water supply channel to the outlet pipe 5, providing movement of the coolant along a small circuit of the fluid circulation, namely through the heat exchanger 10, tank 8, pipe 7 in the cooling jacket 17.

Привод водяного насоса осуществляется от коленчатого вала ДВС посредством ременной передачи, а вентилятора - от силовой турбины с редуктором 13. Привод силовой турбины с редуктором 13 осуществляется отработавшими газами, поступающими из ДВС из выпускного коллектора 14 через ЭК 16. Включение в работу ЭК 16, а также и вентилятора 6, происходит только в том случае, если температура охлаждающей жидкости имеет значение выше рабочей температуры, что позволяет интенсифицировать процесс охлаждения жидкости в водяном радиаторе 3, а также снизить затраты энергии на привод вентилятора. The water pump is driven from the ICE crankshaft by a belt drive, and the fan is driven from the power turbine with gear 13. The power turbine with gear 13 is driven by exhaust gases coming from the ICE from the exhaust manifold 14 through EC 16. The EC 16 is turned on and also of fan 6, occurs only if the temperature of the coolant is higher than the operating temperature, which allows to intensify the process of cooling the liquid in the water radiator 3, as well as reduce costs s energy to drive the fan.

После остановки ДВС слив охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя осуществляется путем открытия кранов 9 и 11. After the engine stops, the coolant is drained from the engine cooling system by opening the taps 9 and 11.

Claims

A device for preheating and temperature control of an internal combustion engine containing a supply pipe, a valve, a water radiator, discharge pipes, supply pipes, a water tank included in the cooling system of an internal combustion engine, a filling valve, a drain valve, a water pump, a cooling jacket, an oil sump, characterized in that it is equipped with a power turbine with a gearbox, an exhaust manifold, an electromagnetic valve connected to a supply pipe, a heat exchanger for heating oil, connected to a water with a filling valve, a fan driven by a power turbine driven by the exhaust gases of an internal combustion engine, which is controlled by an electromagnetic valve connected to a temperature sensor.