RU69929U1

RU69929U1 - DEVICE FOR MAINTAINING INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEMS IN HEATED AND FAILURE-FREE STARTING CONDITION

Info

Publication number: RU69929U1
Application number: RU2007128727/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Наталья Валерьевна Чертыковцева; Валерий Михайлович Пирогов
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2008-01-10

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при эксплуатации транспортных средств, преимущественно тепловозов, в условиях низких температур. Устройство для поддержания систем двигателей внутреннего сгорания в прогретом и безотказном предпусковом состоянии содержит штатную водяную систему охлаждения основного дизеля с водяным насосом, топливную систему с топливоподкачивающим насосом, электрический подогреватель воды, водотопливный теплообменник и аккумуляторную батарею, подключенные к источнику электроэнергии. Оно дополнительно содержит в качестве источника электроэнергии вспомогательный дизель-генератор малой мощности, маслопрокачивающий насос, подогреватель масла, датчики температуры воды и масла, четыре запорных вентиля, шесть электромагнитных контакторов, два электроуправляемых клапана, блок управления. Применение данного устройства позволит сократить энергозатраты на обогрев тепловозного дизеля в условиях низких температур, повысить надежность и сократить расходы топлива и масла на 3-5%.The utility model relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in the operation of vehicles, mainly diesel locomotives, at low temperatures. A device for maintaining internal combustion engine systems in a warm and trouble-free starting condition comprises a standard water cooling system of the main diesel engine with a water pump, a fuel system with a fuel priming pump, an electric water heater, a water-fuel heat exchanger and a battery connected to an electric power source. It additionally contains an auxiliary low-power diesel generator, an oil pump, an oil heater, water and oil temperature sensors, four shut-off valves, six electromagnetic contactors, two electrically controlled valves, and a control unit as an electric power source. The use of this device will reduce energy costs for heating a diesel diesel engine at low temperatures, increase reliability and reduce fuel and oil consumption by 3-5%.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при эксплуатации транспортных средств, преимущественно тепловозов, в условиях низких температур.The utility model relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in the operation of vehicles, mainly diesel locomotives, at low temperatures.

Известно устройство для прогрева тепловозных дизелей на стоянке имеющее котел-подогреватель, циркуляционные насосы с приводом водяной и масляной системах охлаждения, тепловой аккумулятор, водо-воздушный теплообменник вентилятор и блок автоматического регулирования, причем водо-воздушный и водомасляный теплообменники подключены к системе циркуляции охлаждающей жидкости водомасляный теплообменник размещен в картере силовой установки, вентилятор кинематически связан с приводом циркуляционного насоса, а тепловой аккумулятор, водо-воздушный теплообменник и вентилятор соединены между собой и образуют промежуточный контур циркуляции воздуха, тепловой аккумулятор подключен к системе выпуска отработавших газов и выполнен в виде емкости, заполненной теплопоглощающим материалом, и в последнем расположены каналы для нагреваемого воздуха и для отработавших газов. [Иванов В.Н. и др. конструкция и динамика тепловозов. М. транспорт, 1968, стр.53, рис.30]A device for warming up diesel locomotive diesel engines with a boiler heater, circulation pumps with water and oil cooling systems, a heat accumulator, a water-air heat exchanger fan and an automatic control unit, the water-air and oil-water heat exchangers are connected to the oil-water cooling system circulation the heat exchanger is placed in the crankcase of the power plant, the fan is kinematically connected to the circulation pump drive, and the heat accumulator, water-in zdushny heat exchanger and the fan are interconnected and form the intermediate air circulation circuit, the heat accumulator is connected to the exhaust system and is designed as a container filled with heat absorbing material, and in the latter disposed channels for the heated air and exhaust gas. [Ivanov V.N. and other design and dynamics of diesel locomotives. M. Transport, 1968, p. 53, Fig. 30]

Недостатками известного устройства являются то, что аккумулирование тепла в тепловом аккумуляторе предусматривается путем отбора тепла из охлаждающей жидкости двигателя, что в условиях низких окружающих температур и продолжительной работы на неполной нагрузке является весьма проблематичным, а также низкая надежность, обусловленная отсутствием The disadvantages of the known device are that heat storage in a heat accumulator is provided by taking heat from the engine coolant, which is very problematic under low ambient temperatures and continuous operation at part load, as well as low reliability due to the lack of

устройств, контролирующих работу теплового аккумулятора. Кроме того, не обеспечивается прогрев топливной и масляной системы тепловоза.devices that control the operation of the heat accumulator. In addition, the heating of the diesel fuel and oil system is not ensured.

Наиболее близким к заявленному решению является устройство для поддержания систем двигателей внутреннего сгорания в прогретом и безотказном предпусковом состоянии, содержащее систему прогрева воды посредством циркуляции ее через штатную систему охлаждения и параллельно через теплообменник, подключенный к постороннему источнику электроэнергии, устройство дополнительно содержит автономный преобразователь электроэнергии, состоящий из понижающего трансформатора и выпрямительного блока, подключенного через выключатель к электродвигателю циркуляционного насоса топлива, обеспечивающего циркуляцию топлива, а также подключенного через рубильник к однополярным клеммам штатной аккумуляторной батареи. В трубопроводе штатной системы циркуляции охлаждающей воды установлен промежуточный патрубок с поворотной дисковой заслонкой, кинематически связанной с электромагнитом, включенным в цепь электродвигателя привода водяного насоса. [Патент РФ №2206784, F02N 17/06, опубл. 20.06.2003, БИ №17].Closest to the claimed solution is a device for maintaining internal combustion engine systems in a warm and trouble-free starting condition, containing a system for heating water by circulating it through a standard cooling system and in parallel through a heat exchanger connected to an external source of electricity, the device further comprises an autonomous electric power converter, consisting of from a step-down transformer and a rectifier unit connected via a switch to electric motors tor fuel circulation pump providing fuel circulation, and is connected via a switch to unipolar standard battery terminals. An intermediate pipe with a rotary disk flap kinematically connected with an electromagnet connected to the water pump drive motor circuit is installed in the pipeline of the standard cooling water circulation system. [RF patent No. 2206784, F02N 17/06, publ. 06/20/2003, BI No. 17].

Недостатками указанного устройства являются то, что необходим посторонний источник электроэнергии для прогрева двигателя внутреннего сгорания и охлаждающей воды и не обеспечивается подогрев масла.The disadvantages of this device are that you need an external source of electricity to warm up the internal combustion engine and cooling water and oil heating is not provided.

Это устройство выбрано в качестве прототипа.This device is selected as a prototype.

Техническим результатом является уменьшение энергозатрат на обогрев тепловозного дизеля в условиях низких температур (охлаждающей воды и масла), повышение надежности работы дизеля за счет безотказности в эксплуатации при низких температурах окружающей среды.The technical result is to reduce the energy consumption for heating a diesel diesel engine at low temperatures (cooling water and oil), increasing the reliability of the diesel engine due to failure-free operation at low ambient temperatures.

Технический результат достигается тем, что в устройство для поддержания систем двигателей внутреннего сгорания в прогретом и безотказном предпусковом состоянии содержащее штатную водяную систему охлаждения основного дизеля с водяным насосом, топливную систему с The technical result is achieved by the fact that in a device for maintaining internal combustion engine systems in a warm and trouble-free starting condition containing a regular water cooling system of the main diesel engine with a water pump, a fuel system with

топливоподкачивающим насосом, электрический подогреватель воды, водотопливный теплообменник и аккумуляторную батарею, подключенные к источнику электроэнергии, дополнительно введен в качестве источника электроэнергии вспомогательный дизель-генератор малой мощности, маслопрокачивающий насос, подогреватель масла, датчики температуры воды и масла, четыре запорных вентиля, шесть электромагнитных контакторов, два электроуправляемых клапана, блок управления, причем система охлаждения вспомогательного дизель-генератора через первый и второй запорные вентили подключена к штатной водяной системе охлаждения основного дизеля, система топливоподачи вспомогательного дизель-генератора подключена к топливной системе основного дизеля через третий и четвертый запорные вентили и первый и второй электроуправляемые клапаны, электроприводы топливоподкачивающего, маслопрокачивающего, водяного насосов и аккумуляторная батарея подключены через третий, четвертый, пятый и шестой электромагнитные контакторы к генератору вспомогательного дизель-генератора, к которому также подключены через первый и второй электромагнитные контакторы подогреватели воды и масла, при этом все выходы электромагнитных контакторов и электроуправляемых клапанов и выходы с датчиков температуры воды и масла соединены с блоком управления, а выхлопной коллектор вспомогательного дизель-генератора малой мощности соединен с подогревателем воды.a fuel pump, an electric water heater, a fuel oil heat exchanger and a battery connected to a power source, an auxiliary low-power diesel generator, an oil pump, an oil heater, water and oil temperature sensors, four shut-off valves, six electromagnetic contactors are additionally introduced as an electric source , two electrically controlled valves, a control unit, and the cooling system of the auxiliary diesel generator through the first and the second shutoff valves are connected to the standard water cooling system of the main diesel engine, the fuel supply system of the auxiliary diesel generator is connected to the main diesel fuel system through the third and fourth shutoff valves and the first and second electrically operated valves, the electric drives of the fuel supply, oil pumping, water pumps and the battery are connected through the third , the fourth, fifth and sixth electromagnetic contactors to the auxiliary diesel generator generator, to which is also connected Water and oil heaters are connected through the first and second electromagnetic contactors, while all the outputs of the electromagnetic contactors and electrically controlled valves and the outputs from the water and oil temperature sensors are connected to the control unit, and the exhaust manifold of the auxiliary low-power diesel generator is connected to the water heater.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предложенного устройства.Figure 1 presents a schematic diagram of the proposed device.

Устройство содержит основной дизель 1, водяной контур системы охлаждения вспомогательного дизель-генератора 2, первый электроуправляемый клапан 3, вспомогательный дизель-генератор 4, второй электроуправляемый клапан 5, первый запорный вентиль 6, контур топливной системы вспомогательного дизеля 7, контур топливной системы основного дизеля 8, водяной контур системы охлаждения основного дизеля 9, контур масляной The device comprises a main diesel 1, a water circuit of the cooling system of the auxiliary diesel generator 2, a first electrically controlled valve 3, an auxiliary diesel generator 4, a second electrically controlled valve 5, a first shutoff valve 6, a fuel system circuit of an auxiliary diesel 7, a fuel system circuit of the main diesel 8 , water circuit of the cooling system of the main diesel 9, oil circuit

системы основного дизеля 10, датчик температуры воды 11, датчик температуры масла 12, расширительный бак 13, водо-топливный теплообменник 14, водяные секции 15, масляные секции 16, блок управления 17, первый электромагнитный контактор 18, электрический подогреватель воды 19, второй электромагнитный контактор 20, электрический подогреватель масла 21, коллектор отработавших газов вспомогательного дизель-генератора 22, глушитель 23, аккумуляторная батарея 24, третий 25, четвертый 26 и пятый 27 электромагнитные контакторы, штатный топливоподкачивающий насос 28, водяной насос 29, маслопрокачивающий насос 30 с электроприводами, второй 31, третий 32 и четвертый 33 запорные вентили, шестой электромагнитный контактор 34.main diesel system 10, water temperature sensor 11, oil temperature sensor 12, expansion tank 13, water-fuel heat exchanger 14, water sections 15, oil sections 16, control unit 17, first electromagnetic contactor 18, electric water heater 19, second electromagnetic contactor 20, electric oil heater 21, exhaust manifold of auxiliary diesel generator 22, muffler 23, battery 24, third 25, fourth 26 and fifth 27 electromagnetic contactors, standard fuel priming pump 2 8, a water pump 29, an oil pump 30 with electric drives, a second 31, a third 32 and a fourth 33 shut-off valves, a sixth electromagnetic contactor 34.

Водяной контур системы охлаждения вспомогательного дизель-генератора 2 через второй запорный вентиль 31 и четвертый запорный вентиль 33 подключен к водяному контур системы охлаждения основного дизеля 9. Контур топливной системы вспомогательного дизель-генератора 7 через первый электроуправляемый клапан 3, третий запорный вентиль 32, второй электроуправляемый клапан 5 и первый запорный вентиль 6 подключена к топливной системе основного дизеля 8, электроприводы топливоподкачивающего насоса 28, водяного насоса 29, маслопрокачивающего насоса 30 и аккумуляторная батарея 24 дополнительно подключены через третий 25, четвертый 26, пятый 27 и шестой 34 электромагнитные контакторы к генератору вспомогательного дизель-генератора 4, к которому также подключены первый электромагнитный контактор подогревателя воды 18 и второй электромагнитный контактор подогревателя масла 20, при этом выходы всех электромагнитных контакторов, электроуправляемых клапанов и выходы с датчиков температуры воды 11 и масла 12, связаны с блоком управления 17, а выхлопной коллектор 22 вспомогательного дизель-генератора 4 малой мощности соединен последовательно с подогревателем воды 19 и глушителем 23.The water circuit of the cooling system of the auxiliary diesel generator 2 through the second shut-off valve 31 and the fourth shut-off valve 33 is connected to the water circuit of the cooling system of the main diesel 9. The circuit of the fuel system of the auxiliary diesel generator 7 is through the first electrically operated valve 3, the third shut-off valve 32, and the second electrically-controlled valve 5 and the first shut-off valve 6 is connected to the fuel system of the main diesel 8, electric drives of the fuel priming pump 28, water pump 29, oil pump 30 and the battery 24 is additionally connected through the third 25, fourth 26, fifth 27 and sixth 34 electromagnetic contactors to the generator of the auxiliary diesel generator 4, to which the first electromagnetic contactor of the water heater 18 and the second electromagnetic contactor of the oil heater 20 are also connected, while the outputs of all electromagnetic contactors, electrically controlled valves and outputs from water temperature sensors 11 and oil 12 are connected to the control unit 17, and the exhaust manifold 22 of the auxiliary diesel generator 4 low power is connected in series with a water heater 19 and a muffler 23.

Устройство работает следующим образом. При стоянке тепловоза, основной дизель 1 глушится и запускается вспомогательный дизель-генератор малой мощности 4, от которого получают питание первый 3 и второй 5 электроуправляемые клапаны топливной системы вспомогательного дизель-генератора. Одновременно с этим, получают питание электроприводы топливоподкачивающего насоса 28, водяного насоса 29, маслопрокачивающего насоса 30, через третий 25, четвертый 26 и пятый 27 электромагнитные контакторы. Одновременно с этим, начинают работать электрические подогреватели воды 19 и масла 21, которые с помощью датчиков температуры воды 11 и масла 12 и блока управления 17 поддерживают заданную температуру.The device operates as follows. When the locomotive is parked, the main diesel engine 1 is turned off and the auxiliary diesel generator of low power 4 is started, from which the first 3 and second 5 electric valves of the fuel system of the auxiliary diesel generator are powered. At the same time, power is supplied to the electric drives of the fuel priming pump 28, water pump 29, oil pump 30, through the third 25, fourth 26 and fifth 27 electromagnetic contactors. At the same time, electric heaters of water 19 and oil 21 begin to work, which, with the help of temperature sensors for water 11 and oil 12 and a control unit 17, maintain a given temperature.

При работе вспомогательного дизель-генератора 4 посредством циркуляции теплоносителей (вода, топливо, масло) начинают прогреваться штатные вспомогательные системы основного дизеля. Циркуляция воды осуществляется по контуру системы охлаждения основного дизеля 9 через расширительный бак 13, водяные секции 15 и контуру системы охлаждения вспомогательного дизель-генератора 2. Циркуляция топлива осуществляется по контуру топливной системы основного дизеля 8 через водо-топливный теплообменник 14 и контуру топливной системы вспомогательного дизеля 7. Циркуляция масла осуществляется по контуру масляной системы основного дизеля 10 через масляные секции 16, а его подогрев - за счет подогревателя масла 21, а также за счет теплопередачи через металлические элементы блока и картера основного дизеля 1.During the operation of the auxiliary diesel generator 4 through the circulation of coolants (water, fuel, oil), the standard auxiliary systems of the main diesel engine start to warm up. Water is circulated along the circuit of the cooling system of the main diesel 9 through an expansion tank 13, water sections 15 and the circuit of the cooling system of the auxiliary diesel generator 2. Circulation of fuel is circulated along the circuit of the fuel system of the main diesel 8 through the water-fuel heat exchanger 14 and the circuit of the fuel system of the auxiliary diesel 7. The oil is circulated through the oil system of the main diesel 10 through the oil sections 16, and its heating is due to the oil heater 21, and also due to the heat transfer driving through the metal elements of the block and crankcase of the main diesel engine 1.

Коллектор отработавших газов 22 вспомогательного дизель-генератора 4 связан последовательно с подогревателем воды 19 и глушителем 23, тем самым, обеспечивая дополнительный подогрев воды отработавшими газами. При температуре наружного воздуха ниже 10°С будет наблюдаться парафинирование дизельного топлива, в связи с чем топливо подогревается в водо-топливном теплообменнике 14.The exhaust manifold 22 of the auxiliary diesel generator 4 is connected in series with the water heater 19 and the muffler 23, thereby providing additional heating of the water with the exhaust gases. At an outside temperature below 10 ° C, waxing of diesel fuel will be observed, in connection with which the fuel is heated in a water-fuel heat exchanger 14.

Первым 3 и вторым 5 электроуправляемыми клапанами, первым 18 и вторым 20 электромагнитными контакторами электрических подогревателей 19, 21 и третьим 25, четвертым 26, пятым 27 и шестым 34 электромагнитными контакторами осуществляется управление блоком 17.The first 3 and second 5 electrically controlled valves, the first 18 and second 20 electromagnetic contactors of electric heaters 19, 21 and third 25, fourth 26, fifth 27 and sixth 34 electromagnetic contactors control unit 17.

Вспомогательный дизель-генератор 4 обеспечивает подзарядку аккумуляторных батарей 24 через шестой электромагнитный контактор 34. При работе основного дизеля 1 в условиях низких температур, при понижении температуры в контуре охлаждения основного дизеля запускается вспомогательный дизель-генератор 4, тем самым, обеспечивая необходимый температурный режим.The auxiliary diesel generator 4 provides recharging of the batteries 24 through the sixth electromagnetic contactor 34. When the main diesel 1 is operating at low temperatures, when the temperature in the cooling circuit of the main diesel is lowered, the auxiliary diesel generator 4 is started, thereby providing the necessary temperature conditions.

Применение данного устройства позволит сократить энергозатраты на обогрев тепловозного дизеля в условиях низких температур, повысить надежность и сократить расходы топлива и масла на 3-5%.The use of this device will reduce energy costs for heating a diesel diesel engine at low temperatures, increase reliability and reduce fuel and oil consumption by 3-5%.

Claims

A device for maintaining internal combustion engine systems in a warmed up and trouble-free starting condition, comprising a standard water cooling system of the main diesel engine with a water pump, a fuel system with a fuel priming pump, an electric water heater, a water-fuel heat exchanger and a battery connected to a power source, characterized in that additionally introduced as an electric power source an auxiliary diesel generator of low power, an oil pump, oil heater, water and oil temperature sensors, four shut-off valves, six electromagnetic contactors, two electrically controlled valves, a control unit, and the cooling system of the auxiliary diesel generator is connected to the standard water cooling system of the main diesel engine through the first and second shut-off valves, and the auxiliary diesel fuel supply system -generator is connected to the fuel system of the main diesel engine through the third and fourth shut-off valves and the first and second electrically operated valves, electric The fuel pump, oil pump, water pump and battery are connected through the third, fourth, fifth and sixth electromagnetic contactors to the auxiliary diesel generator generator, to which water and oil heaters are also connected through the first and second electromagnetic contactors, while all the outputs of the electromagnetic contactors and electrically operated valves and outputs from water and oil temperature sensors are connected to the control unit, and the exhaust manifold of the auxiliary diesel generator low power connected to a water heater.