RU2377435C1

RU2377435C1 - Device for prestart warm-up of automotive ice

Info

Publication number: RU2377435C1
Application number: RU2008133070/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Мартынюк (MD); Николай Павлович Мартынюк; Елена Николаевна Мартынюк (UA); Елена Николаевна Мартынюк; Иван Дмитриевич Кожухарь (MD); Иван Дмитриевич Кожухарь; Фитткау Вилфриед (DE); Фитткау Вилфриед
Original assignee: Николай Павлович Мартынюк; Елена Николаевна Мартынюк
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to engine production, particularly to liquid-type cooling systems. Proposed device comprises jacket, radiator, pump, silencer with pipe and thermal relay. In compliance with this invention, heat accumulator is connected to exhaust gas pipeline 3 with lengthwise axis 40 of heat exchanger 41 aligned with lengthwise axis of aforesaid pipeline 3. Note here that sealed space between two walls 43 and 44 of cylindrical heat exchanger 41 is filled with heat accumulating substance 7. Note also that ID of through channel 31 of heat exchanger 41 equals that of aforesaid pipeline 3, while outer surface of aforesaid cylindrical heat exchanger 41 stays in contact with working fluid in space 35 of heat exchanger of heat accumulator 6. Suction float 30 closes electric contacts 22 when coming in contact with diaphragm 21. Expanding tank 24 is arranged above radiator top tank cooling system jacket and heat exchanger 6. Note that inner space 35 of heat exchanger 6 communicates via float-type valve 36, pipeline 28, expanding tank 24 and metered orifice with atmosphere.

EFFECT: ICE waste gas heat recovery.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению с системой охлаждения жидкостного типа.The invention relates to the field of engineering, namely to engine building with a liquid-type cooling system.

Известно устройство - система охлаждения жидкостного типа (Михайлов Е.В. и др. Устройство автомобиля. - М.: Машиностроение, 1981, с.61-70), содержащее радиатор, насос, соединительные патрубки.A device is known - a liquid-type cooling system (Mikhailov E.V. et al. Automobile device. - M.: Mashinostroenie, 1981, p. 61-70), containing a radiator, a pump, connecting pipes.

Недостаток. Устройство не обеспечивает предпускового разогрева рабочей жидкости в системе перед пуском.Disadvantage. The device does not provide preheating of the working fluid in the system before starting.

Наиболее близким устройством является (а.с. 1590581, 1990), содержащее радиатор, клапан-термостат, патрубки, теплообменник отработавших газов.The closest device is (AS 1590581, 1990), containing a radiator, a thermostat valve, pipes, an exhaust gas heat exchanger.

Недостаток. Регенерация отработавших газов не обеспечивает предпусковой разогрев двигателя внутреннего сгорания (ДВС).Disadvantage. Exhaust gas regeneration does not provide preheating of an internal combustion engine (ICE).

Технической задачей изобретения является рекуперация тепла отработавших газов ДВС для предпускового разогрева рабочей жидкости в системе охлаждения.An object of the invention is the recovery of heat from the exhaust gases of the internal combustion engine for preheating of the working fluid in the cooling system.

Это достигается за счет того, что устройство для предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания, содержащее рубашку, радиатор системы охлаждения, насос системы охлаждения, глушитель, трубу глушителя, термореле, электромагнитный клан, согласно изобретению последовательно к трубопроводу для отвода отработавших газов подключен герметично тепловой аккумулятор, продольная ось теплообменника которого коаксиальна продольной оси трубопровода для отвода отработавших газов, причем герметичное пространство между двумя стенками цилиндрической формы теплообменника заполнено теплоаккумулирующим веществом, внутренний диаметр сквозного канала теплообменника равняется внутреннему диаметру трубопровода для отвода отработавших газов, а внутренняя поверхность круглой формы теплообменника контактирует с рабочей жидкостью, находящейся в пространстве теплообменника теплового аккумулятора, всасывающий приемник-поплавок при контактировании с диафрагмой замыкает электроконтакты, расширительный бак расположен выше рубашки системы охлаждения верхнего бачка радиатора и теплового аккумулятора, внутреннее пространство теплообменника теплового аккумулятора соединено через клапан поплавкового типа, трубопровод, расширительный бак и калиброванное отверстие с атмосферой.This is achieved due to the fact that the device for preheating the internal combustion engine, comprising a jacket, a radiator, a cooling system, a cooling system pump, a muffler, a silencer pipe, a thermal relay, an electromagnetic clan, according to the invention, a hermetically sealed thermal accumulator is connected in series to the exhaust pipe, the longitudinal axis of the heat exchanger which is coaxial with the longitudinal axis of the pipe for exhaust gas, and a sealed space between the two walls of qil the heat exchanger’s core shape is filled with heat-accumulating substance, the internal diameter of the heat exchanger’s through channel is equal to the internal diameter of the exhaust pipe, and the inner surface of the round shape of the heat exchanger is in contact with the working fluid located in the space of the heat accumulator heat exchanger, the suction receiver-float closes electrical contacts when in contact with the diaphragm the expansion tank is located above the jacket of the cooling system of the upper radiator tank heat accumulator, the internal space of the heat exchanger of the heat accumulator is connected via a float-type valve, conduit, the expansion vessel and the orifice with the atmosphere.

Технический результат достигается за счет:The technical result is achieved due to:

- рекуперации тепла отработавших газов ДВС,- heat recovery of exhaust gases of internal combustion engines,

- аккумулирования тепла в том числе и с использованием теплоты фазового перехода,- heat storage, including using the heat of phase transition,

- возможности направления отработавших газов в глушитель, минуя тепловой аккумулятор.- the possibility of sending exhaust gases to the muffler, bypassing the heat accumulator.

Изобретение поясняется чертежами, где наThe invention is illustrated by drawings, where

фиг.1 представлена схема подвода отработавших газов в теплоаккумулятор системы охлаждения жидкостного типа;figure 1 presents a diagram of the supply of exhaust gases to the heat accumulator of a liquid-type cooling system;

фиг.2 - схема теплоаккумулятора и его подключение к расширительному баку, циркуляционному насосу и системе охлаждения;figure 2 - diagram of the heat accumulator and its connection to the expansion tank, circulation pump and cooling system;

фиг.3 - схема общего вида гидросистемы устройства;figure 3 - diagram of a General view of the hydraulic system of the device;

фиг.4 - схема коаксиального расположения клапана-термостата и диска клапана;4 is a diagram of a coaxial arrangement of a thermostat valve and a valve disc;

фиг.5 - схема двухстенного цилиндрической фермы теплообменника;5 is a diagram of a double-walled cylindrical truss of a heat exchanger;

фиг.6 - схема дисков кольцевидной фермы, герметично привариваемых к торцам теплообменника цилиндрической формы.6 is a diagram of the disks of a ring-shaped truss hermetically welded to the ends of a cylindrical heat exchanger.

Устройство состоит из тягового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1 трубопроводов 2, 3, 4, 5 для отработавших газов, теплового аккумулятора для аккумулирования тепла отработавших газов ДВС 1, аккумулирующего вещества 7, например моторного масла, смеси алюминия с кремнием, бор, кремний, алюминий, железо, медь и т.д., находящиеся в порошкообразном виде, окиси магния, окиси алюминия. Рабчая жидкость, например вода, тосол, системы охлаждения 9, теплоизоляции 10 для предотвращения рассеивания тепла из рабочей жидкости теплового аккумулятора, глушителя 11 шума отработавших газов ДВС, трубы 12 глушителя, указателя 13 направления движения отработавших газов из ДВС, емкости для удержания расплава веществ (не показано) и передачи тепла от расплава рабочей жидкости, находящейся в тепловом аккумуляторе, соединительной муфты 15, циркуляционного насоса 16, термоэлектрореле 17 для управления работой электоромагнитного клапана 18 расстояний 19 и 20, эластичной диафрагмы 21 для замыкания электроконтактов 22, пружины 23, расширительного бака 24, уровня рабочей жидкости 2 трубопроводов 26, 27, 28, насоса 29 системы охлаждения, всасывающего приемника-поплавка 30, канала 31 для прохождения отработавших газов, кран 32, радиатора 33, калиброванного отверстия 34, пространства 35, клапана поплавкового типа 36, клапана-термостата 37, пружины 38, диска-клапана 39, продольной оси 40, двухстенного теплообменника 41 цилиндрической формы, продольной оси 42 трубопровода 3, стенок 43 и 44 теплообменника, сквозного отверстия 45, кольцевого диска 46, дроссельных заслонок 47 и для прохождения отработавших газов по трубопроводу 4, минуя тепловой аккумулятор 6, пространства для компенсации теплового расширения вещества 7.The device consists of a traction internal combustion engine (ICE) 1 of pipelines 2, 3, 4, 5 for exhaust gases, a heat accumulator for accumulating heat from the exhaust gases of ICE 1, a storage substance 7, for example, engine oil, a mixture of aluminum and silicon, boron, silicon, powdered aluminum, iron, copper, etc., magnesium oxide, aluminum oxide. The working fluid, for example water, antifreeze, cooling systems 9, thermal insulation 10 to prevent heat dissipation from the working fluid of the heat accumulator, silencer 11 of the exhaust gas of the internal combustion engine, silencer pipe 12, direction indicator 13 of the direction of movement of the exhaust gas from the internal combustion engine, containers for holding the melt substances ( not shown) and heat transfer from the melt of the working fluid located in the heat accumulator, the coupling 15, the circulation pump 16, the thermoelectric relay 17 to control the operation of the electromagnetic valve 18 19 and 20, an elastic diaphragm 21 for closing electrical contacts 22, a spring 23, an expansion tank 24, a working fluid level 2 of pipelines 26, 27, 28, a cooling system pump 29, a suction receiver-float 30, an exhaust gas passage 31, a tap 32, radiator 33, calibrated bore 34, space 35, float type valve 36, thermostat valve 37, spring 38, valve disc 39, longitudinal axis 40, cylindrical double-walled heat exchanger 41, longitudinal axis 42 of pipeline 3, walls 43 and 44 heat exchanger through ERSTU 45, annular disk 46, throttle 47 and for passing the exhaust gas through line 4, bypassing the heat accumulator 6, compensation space for thermal expansion of the material 7.

В процессе работы ДВС 1 температура отработавших газов, поступающих в выпускной трубопровод 2, составляет 2000-2200 градусов Цельсия, давление 4-5 атмосфер (Лызо Г.П. и др. Тракторы, автомобили, двигатели. - М. 5 Высшая школа, 1968 г.). Отработавшие газы проходят через трубопровод 3 вовнутрь свозного канала 31, тепообменник 41, трубопроводу 5, глушитель 11 шума, трубу 12 и по указателю 13 поступают в окружающую среду. Тепло отработавших газов ДВС 1 через стенки 43 передается частично теплоаккумулирующему веществу 7. Происходит процесс накопления тепла. Причем в зависимости от вида химического состава вещества 7 может происходить и фазовый переход "твердое-жидкое" и "жидкое-твердое".During the operation of ICE 1, the temperature of the exhaust gases entering the exhaust pipe 2 is 2,000-2,200 degrees Celsius, pressure 4-5 atmospheres (Lyso GP and other tractors, automobiles, engines. - M. 5 Higher School, 1968 g.). The exhaust gases pass through a pipe 3 into the discharge channel 31, a heat exchanger 41, a pipe 5, a noise muffler 11, a pipe 12 and, according to the index 13, enter the environment. The heat of the exhaust gases of the internal combustion engine 1 through the walls 43 is partially transferred to the heat-accumulating substance 7. There is a process of heat accumulation. Moreover, depending on the type of chemical composition of substance 7, a solid-liquid and liquid-solid phase transition can also occur.

Автомобиль поставили на открытую площадку хранения в межсменное время (например, с 19 ч текущего рабочего дня до 7 завтрашнего рабочего дня). ДВС не работает. Температура окружающего воздуха минусовая. Перед запуском ДВС необходим предпусковой разогрев ДВС.The car was put on an open storage area in the inter-shift time (for example, from 19 hours of the current working day to tomorrow's 7th working day). ICE does not work. Ambient temperature is minus. Before starting the engine, it is necessary to preheat the engine.

К циркуляционному насосу 16, электротермореле 17 подают электрический ток и синхронно открывают кран 32.An electric current is supplied to the circulation pump 16, the electrothermal relay 17, and the crane 32 is simultaneously opened.

Из расширительного бака 24, расположенного на расстоянии 19 выше верхнего бачка радиатора 33 системы охлаждения и теплового гидроаккумулятора 6, рабочая жидкость 8 самотеком через кран 32, открытый электромагнитный клапан 18, заполнит пространство 35. Поплавок 36 всплывает. Связь пространства 35 через трубопровод 28 с расширительным баком 24 прекращается. Расстояние 20 увеличивается, а уровень 25 понижается, причем частично. Рабочая жидкость, соприкасаясь с наружными стенками 44 теплообменника 41, интенсивно нагревается. Вещество 7 при этом постепенно охлаждается.From the expansion tank 24, located at a distance of 19 above the upper tank of the radiator 33 of the cooling system and the hydraulic accumulator 6, the working fluid 8 by gravity through the valve 32, the open solenoid valve 18, will fill the space 35. The float 36 floats. The connection of the space 35 through the pipe 28 with the expansion tank 24 is terminated. The distance 20 increases, and the level 25 decreases, and partially. The working fluid, in contact with the outer walls 44 of the heat exchanger 41, is heated intensively. The substance 7 is gradually cooled.

Уже нагретая рабочая жидкость 8 из аккумулятора 6 под давлением, значительно большим, чем при работе насоса 29 системы охлаждения ДВС 1, поступает через всасывающий приемник-поплавок 30, трубопровод 27, циркуляционный насос 16, соединительную муфту 15, рубашку охлаждения 9 к клапану-термостату 37. Пружина 38 сжимается, диск-клапан 39 открывается. Рабочая жидкость 8 через открытый клапан 32 и электромагнитный клапан поступает в пространство 35.The already heated working fluid 8 from the accumulator 6 under a pressure significantly greater than during operation of the pump 29 of the engine cooling system 1 enters through the suction receiver-float 30, pipe 27, circulation pump 16, coupler 15, cooling jacket 9 to the thermostat valve 37. The spring 38 is compressed, the disk valve 39 opens. The working fluid 8 through the open valve 32 and the solenoid valve enters the space 35.

Это продолжается до тех пор, пока в рубашке 9 рабочая жидкость 8 не достигнет температуры, например, восьмидесяти градусов Цельсия. Срабатывает электротермореле 17. Электромагнитный клапан 18 закроется. Уровень 25 повысится. В пространстве 35 уменьшится количество рабочей жидкости 8. Клапан-поплавок 36 опустится. По трубопроводу 28 проходит воздух.This continues until, in the jacket 9, the working fluid 8 reaches a temperature of, for example, eighty degrees Celsius. The electrothermal relay 17. The solenoid valve 18 closes. Level 25 will rise. In space 35, the amount of working fluid 8 will decrease. The float valve 36 will lower. Air passes through line 28.

Приемник-поплавок 30, соприкасаясь, деформирует диафрагму 21. Замыкаются электроконтакты 22, из-за чего прекращается работа циркуляционного насоса 16. Диск-клапан 39 закрывается.The receiver-float 30, in contact, deforms the diaphragm 21. The electrical contacts 22 are closed, as a result of which the circulation pump 16. The disk valve 39 closes.

Частички влаги, оставшиеся от рабочей жидкости 8 на поверхности внутренних стенок емкостей 14, испаряются. Пар по трубопроводу 28, расширительному баку 24, отверстию 34 поступает в окружающую среду.Moisture particles remaining from the working fluid 8 on the surface of the inner walls of the tanks 14, evaporate. Steam through line 28, expansion tank 24, orifice 34 enters the environment.

Разогрев ДВС закончен. Закрывают кран 32. Отключают подачу электрического тока в электроцепь питания циркуляционного насоса 16 и электротермореле 17. Электроклапан 18 открывается. Пускают ДВС 1. Процесс аккумулирования тепловой энергии отработавших газов ДВС 1 аналогично повторяется. При потребности направлять отработавшие газы мимо теплового аккумулятора 6 к глушителю 11 шума заслонки 47 и 48 перекрывают трубопровод 3, синхронно открывая трубопровод 4 для их выхода в атмосферу.The internal combustion engine has finished. Close the valve 32. Turn off the supply of electric current to the power circuit of the circulation pump 16 and the electrothermal relay 17. The electrovalve 18 opens. Start ICE 1. The process of accumulating thermal energy of the exhaust gases of ICE 1 is similarly repeated. If necessary, direct the exhaust gases past the heat accumulator 6 to the silencer 11, the shutters 47 and 48 block the pipeline 3, simultaneously opening the pipeline 4 for their release into the atmosphere.

Claims

A device for preheating internal combustion engines, comprising a jacket, a radiator of a cooling system, a cooling system pump, a silencer, a silencer pipe, a thermal relay, an electromagnetic valve, characterized in that a heat accumulator is connected in series to the exhaust pipe, the longitudinal axis of the heat exchanger of which is coaxial the longitudinal axis of the pipeline for exhaust gas, and a sealed space between the two walls of a cylindrical shape heat exchangers it is filled with heat-accumulating substance, the inner diameter of the through channel of the heat exchanger is equal to the inner diameter of the exhaust pipe, and the inner surface of the round shape of the heat exchanger is in contact with the working fluid located in the space of the heat accumulator of the heat accumulator, the suction receiver-float closes the electrical contacts when in contact with the diaphragm, the expansion tank located above the shirt of the cooling system of the upper tank of the radiator and heat accumulator, inside ennee space of the heat exchanger of the heat accumulator is connected via a float-type valve, conduit, the expansion vessel and the orifice - the atmosphere.