RU180422U1 - DEVICE FOR PRE-STARTING PREPARATION AND MAINTENANCE OF THE PRESENT HEAT CONDITION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

Abstract

Устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания содержит установленные в трубопроводе (1) наддувочного воздуха между нагнетателем турбокомпрессора (3) и цилиндрами двигателя (4) трехходовой клапан (5) управления потоками воздуха с приводом (6), теплообменник (7) наддувочного воздуха типа «воздух-воздух», работающий как охладитель, датчик (8) температуры наддувочного воздуха, байпасную линию (9), связанную с системой охлаждения двигателя, теплообменник (10) наддувочного воздуха типа «жидкость-воздух», предпусковой дистанционный подогреватель (11) двигателя, микропроцессорный контроллер (14), электронный блок управления (15) двигателя. Кроме того, устройство дополнительно содержит поверхностно-контактный теплообменник (12) подогрева днища масляного картера двигателя, в отверстии слива которого установлен зонд (26) подачи и отвода масла, связанный подогреваемыми трубопроводами с теплообменником (13) масла и трехходовым клапаном (27) управления потоками масла с приводом (28), между которыми установлены масляный фильтр (30) и циркуляционный масляный насос (29), управляемый микропроцессорным контроллером (14). Предлагаемой полезной моделью решается задача создания устройства предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания с высокой надежностью пуска и работы двигателя при низких и высоких температурах окружающей среды за счет теплового воздействия на масло в системе смазки. 1 ил.The device for pre-starting preparation and maintenance of the set thermal state of the internal combustion engine contains a charge air installed in the pipeline (1) between the turbocharger supercharger (3) and the engine cylinders (4), a three-way valve (5) for controlling air flows with an actuator (6), a heat exchanger (7) air-to-air charge air operating as a cooler, charge air temperature sensor (8), a bypass line (9) connected to the engine cooling system, a charge air heat exchanger (10) of the type "Liquid-air", pre-start remote heater (11) of the engine, microprocessor controller (14), electronic control unit (15) of the engine. In addition, the device further comprises a surface-contact heat exchanger (12) for heating the bottom of the oil sump of the engine, in the drain hole of which there is a probe (26) for supplying and discharging oil, connected by heated pipes to the oil heat exchanger (13) and a three-way flow control valve (27) oils with a drive (28), between which an oil filter (30) and a circulation oil pump (29), controlled by a microprocessor controller (14), are installed. The proposed utility model solves the problem of creating a pre-start preparation device and maintaining a given thermal state of an internal combustion engine with high reliability of starting and operating the engine at low and high ambient temperatures due to the thermal effect on the oil in the lubrication system. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к устройствам для поддержания температуры системы наддувочного воздуха и смазки, и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения, работающих в условиях низких и высоких температур.The utility model relates to engine building, namely to devices for maintaining the temperature of the charge air system and lubrication, and can be used in internal combustion engines with a liquid cooling system operating in low and high temperatures.

Известна автономная система предпусковой подготовки двигателя, содержащая предпусковой подогреватель с жидкостным насосом, предназначенным для обеспечения циркуляции теплоносителя между предпусковым подогревателем и двигателем по системе трубопроводов и два топливных насоса, предназначенных для подачи топлива от независимого топливного бака по топливопроводу к подогревателю, а также трубопровод отвода продуктов сгорания от подогревателя к масляному картеру двигателя (см. патент РФ №119398, МПК F02N 19/00, опубл. 20.08.2012).A known autonomous engine pre-treatment system containing a pre-heater with a liquid pump designed to provide coolant circulation between the pre-heater and the engine through a piping system and two fuel pumps designed to supply fuel from an independent fuel tank through the fuel pipe to the heater, as well as a product discharge pipe combustion from the heater to the oil crankcase of the engine (see RF patent No. 119398, IPC F02N 19/00, publ. 08.20.2012).

Однако в результате данного технического решения происходит недостаточный предварительный нагрев двигателя: подогреву подвергается в основном только одна его система - система охлаждения, а частично отработавшие газы воздействуют не на всю поверхность масляного картера. Кроме того, достаточно высокая температура отработавших газов может ухудшить свойства масла, а также повысить пожароопасность при наличии течей двигателя.However, as a result of this technical solution, insufficient preliminary heating of the engine occurs: mainly only one of its systems is heated - the cooling system, and partially the exhaust gases do not affect the entire surface of the oil sump. In addition, a sufficiently high temperature of the exhaust gases can degrade the properties of the oil, as well as increase the fire hazard in the presence of engine leaks.

Также известна автономная автоматическая система подогрева и поддержания температурных условий дизельных двигателей транспортных средств, содержащая дополнительные трубопроводы, подключенные к магистрали штатной системы охлаждения, обратные клапаны, дополнительный масляный насос и насосы для полной циркуляции воды в контурах, датчики температуры теплоносителей, микропроцессорный контроллер с записанной программой управления, содержащий приемно-передающий модуль GSM и подключенный при помощи кабеля к пульту управления, электронным блокам управления, кроме того в систему дополнительно установлена дизель-генераторная установка малой мощности, включающаяся автоматически при включении всей системы в целом и у выхода из которой установлен циркуляционный насос, теплообменный аппарат антифриз-вода и теплообменный аппарат выхлопных газов, куда попадают отработанные выхлопные газы двигателя и отдают свое тепло воде первого контура двигателя транспортного средства, два электрических котла, состоящих из блоков тэн, с возможностью ступенчатой регулировки мощности, зарядное устройство штатных аккумуляторных батарей, питающееся от дизель-генераторной установки, а также жидкостный подогреватель, дополнительно установленный во второй контур системы, включающийся автоматически для его подогрева при нехватки мощности, производимой дизель-генераторной установкой для двух контуров, а при помощи приемно-передающего модуля GSM имеется возможность передачи данных о состоянии системы по GPRS эксплуатирующей и обслуживающей организациям (см. патент РФ №80515, МПК F02N 17/06, опубл. 10.02.2009).Also known is an autonomous automatic system for heating and maintaining the temperature conditions of diesel engines of vehicles, containing additional pipelines connected to the main cooling system line, non-return valves, an additional oil pump and pumps for complete circulation of water in the circuits, temperature sensors for coolants, a microprocessor controller with a recorded program control system, containing the GSM transmit-receive module and connected via cable to the control panel, electronic control units, in addition, a low-power diesel-generator set is additionally installed in the system, which turns on automatically when the entire system as a whole is turned on and at the outlet of which there is a circulation pump, an antifreeze-water heat exchanger and an exhaust gas heat exchanger, to which the exhaust exhaust gases of the engine get and give their heat to the water of the first circuit of the vehicle’s engine, two electric boilers, consisting of Ten blocks, with the possibility of stepwise adjustment of power one unit of standard batteries, powered by a diesel generator set, as well as a liquid heater, additionally installed in the second circuit of the system, switched on automatically to heat it when there is a lack of power produced by the diesel generator set for two circuits, and using the transmitter-receiver module GSM there is the possibility of transmitting data on the state of the system via GPRS to operating and serving organizations (see RF patent No. 80515, IPC F02N 17/06, publ. 02/10/2009).

Однако известная система подогрева двигателя очень сложна, содержит слишком большое количество элементов конструкции.However, the known engine heating system is very complex, contains too many structural elements.

Известна система жидкостного охлаждения и прогрева ДВС, содержащая рубашку охлаждения двигателя, радиатор с наливным бачком с двумя отверстиями и сливным бачком с одним отверстием, насос, подводящий и отводящий каналы системы охлаждения, связывающие двигатель, радиатор, обводной канал, горячий и холодный контуры для циркуляции охлаждающей жидкости, средство управления потоками жидкости, кроме того система снабжена электронным блоком управления температурой, устройством электроввода для связи электронного блока управления температурой с внешним источником питания, панелью управления электронным блоком, расположенной в салоне автомобиля, A known system of liquid cooling and warming up an internal combustion engine, comprising an engine cooling jacket, a radiator with a fuel tank with two holes and a drain tank with one hole, a pump, inlet and outlet channels of the cooling system connecting the engine, radiator, bypass channel, hot and cold circuits for circulation coolant, a means of controlling fluid flows, in addition, the system is equipped with an electronic temperature control unit, an electric input device for communication of the electronic temperature control unit with an external power supply, an electronic control panel located in the passenger compartment,

подогревателем масла, расположенным в поддоне двигателя, выполненным в виде поверхностно-распределительного термозависимого электронагревателя и связанным с электронным блоком управления температурой, подогревателем катализатора, расположенным на катализаторе и выполненным в виде поверхностно-распределительного термозависимого электронагревателя, связанным с электронным блоком управления температурой, устройством подогрева охлаждающей жидкости, выполненным в виде электронагревательного элемента, расположенного в корпусе обводного канала, при этом обводной канал выполнен в виде корпусной детали, закрепленной на сливном и наливном бачках радиатора, и имеет обратный клапан, смонтированный со стороны наливного бачка, и выходной патрубок, расположенный снаружи в точке пересечения обводного и охлаждающего каналов, качающейся заслонкой с электроприводом, управляющей потоками жидкости, установленной в районе выходного патрубка внутри корпуса обводного канала с возможностью ее поворота и выполненной в виде сегмента круга, имеющего некоторую толщину, со сквозным отверстием в точке, откуда очерчивается радиус дуги сегмента, при этом качающаяся заслонка закреплена на валу одним своим концом, установленным внутри корпуса обводного канала, а другим - выходящим наружу, где на нем закреплен зубчатый сектор, между зубчатым сектором и держателем, установленным на корпусе обводного канала, смонтирована возвратная пружина, электропривод выполнен в виде электродвигателя с потенциометром, смонтированным на его валу с одной стороны, и с приводной шестерней, расположенной на другом его конце, причем приводная шестерня находится в постоянном зацеплении с зубчатым сектором (см. патент РФ №2186229, МПК F01P 3/20, F01P 7/14, F02N 17/04 опубл. 27.07.2002).an oil heater located in the engine sump, made in the form of a surface distribution thermally dependent electric heater and connected to an electronic temperature control unit, a catalyst heater located on a catalyst and made in the form of a surface distribution thermally dependent electric heater, connected to a temperature electronic control unit, a cooling heating device liquid made in the form of an electric heating element located in the housing the bottom channel, while the bypass channel is made in the form of a body part, mounted on the drain and bulk tanks of the radiator, and has a check valve mounted on the side of the bulk tank, and an outlet pipe located externally at the intersection of the bypass and cooling channels, swinging by a motorized shutter that controls the flow of fluid installed in the area of the outlet pipe inside the body of the bypass channel with the possibility of rotation and made in the form of a segment of a circle having a certain thickness, with through with a hole at the point where the radius of the arc of the segment is drawn, while the swing shutter is fixed to the shaft with one end installed inside the bypass housing, and the other facing out, where the gear sector is fixed on it, between the gear sector and the holder mounted on the bypass housing channel, a return spring is mounted, the electric drive is made in the form of an electric motor with a potentiometer mounted on its shaft on one side, and with a drive gear located on its other end, and the drive the gear is in constant engagement with the gear sector (see RF patent No. 2186229, IPC F01P 3/20, F01P 7/14, F02N 17/04 publ. 07.27.2002).

Однако использование электроподогревателей систем двигателя и автомобиля требуют наличия на автомобиле системы электропитания большой мощности, обеспечивающей надежную работу в условиях низких температур окружающего воздуха.However, the use of electric heaters for engine and vehicle systems requires a large power system on the vehicle, which ensures reliable operation in conditions of low ambient temperatures.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является автоматическая система регулирования температуры наддувочного воздуха ДВС, содержащая вентилятор, установленные между нагнетателями и цилиндрами трехходовое перепускное устройство с приводом и воздушный охладитель наддувочного воздуха, байпасную линию, второе трехходовое перепускное устройство с приводом и жидкостный дистанционный подогреватель наддувочного воздуха, контактирующий с теплоносителем, в качестве которого используют охлаждающую жидкость, дозирование которой осуществляется вторым трехходовым перепускным устройством, датчик температуры наддувочного воздуха, установленный на входе трехходового перепускного устройства, и датчик температуры теплоносителя, расположенный на входе в подогреватель наддувочного воздуха, микропроцессорный контроллер, управляющий положением трехходовых клапанов управления потоками воздуха и теплоносителя, связанный с датчиками температуры и электронным блоком управления двигателя, дополнительный теплообменник, установленный в байпасной линии (см. патент РФ №151615, МПК F02D 23/00, F02N 19/04, опубл. 10.04.2015).The closest to the claimed technical solution in terms of the set of essential features and the technical result achieved is an automatic internal combustion engine temperature control system comprising a fan, a three-way bypass device with a drive and a charge air cooler, a bypass line, a second three-way bypass device with driven and liquid remote charge air heater in contact with heat a carrier, which is used as a coolant, dosed by a second three-way bypass device, a charge air temperature sensor installed at the inlet of a three-way bypass device, and a coolant temperature sensor located at the inlet of the charge air heater, a microprocessor controller that controls the position of the three-way control valves air and coolant flows associated with temperature sensors and an electronic engine control unit of Tell, an additional heat exchanger arranged in the bypass line (see Fig. RF patent No. 151615, IPC F02D 23/00, F02N 19/04, publ. 04/10/2015).

Недостатком известного технического решения является отсутствие прямого теплового воздействия в ходе предпусковой подготовки на масло в системе смазки двигателя.A disadvantage of the known technical solution is the lack of direct heat exposure during pre-start preparation for oil in the engine lubrication system.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности пуска двигателя при низких температурах окружающей среды и бесперебойной работы двигателя при высоких температурах окружающей среды.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the reliability of engine starting at low ambient temperatures and the smooth operation of the engine at high ambient temperatures.

Для решения поставленной задачи устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания, содержащее предпусковой дистанционный подогреватель двигателя, контактирующий с теплоносителем, в качестве которого используют охлаждающую жидкость, трехходовые клапаны управления потоками воздуха и теплоносителя с приводами, микропроцессорный контроллер, управляющий положением трехходовых клапанов, связанный с датчиками температуры и электронным блоком управления двигателя, дополнительно содержит поверхностно-контактный теплообменник подогрева днища масляного картера двигателя, связанный с предпусковым дистанционным подогревателем, зонд подачи и отвода масла, связанный подогреваемыми трубопроводами с теплообменником масла и трехходовым клапаном управления потоками масла с приводом, между которыми установлены масляный фильтр и циркуляционный масляный насос, управляемый микропроцессорным контроллером.To solve this problem, a device for pre-starting preparation and maintaining the specified thermal state of the internal combustion engine, containing a pre-starting remote engine heater in contact with the coolant, which uses coolant, three-way valves for controlling air and coolant flows with actuators, a microprocessor controller that controls the position of three-way valves associated with temperature sensors and an electronic engine control unit, complete It contains a surface-contact heat exchanger for heating the bottom of the engine oil sump, connected to a pre-start remote heater, an oil supply and exhaust probe connected by heated pipelines to an oil heat exchanger and a three-way oil flow control valve with an actuator, between which an oil filter and a circulation oil pump controlled microprocessor controller.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания дополнительно содержит поверхностно-контактный теплообменник подогрева днища масляного картера двигателя, связанный с предпусковым дистанционным подогревателем, зонд подачи и отвода масла, связанный подогреваемыми трубопроводами с теплообменником масла и трехходовым клапаном управления потоками масла с приводом, между которыми установлены масляный фильтр и циркуляционный масляный насос, управляемый микропроцессорным контроллером, позволяет повысить надежность пуска и работы двигателя при низких и высоких температурах окружающей среды за счет теплового воздействия на масло в системе смазки.The set of distinctive features, which consists in the fact that the device for pre-starting preparation and maintaining the specified thermal state of the internal combustion engine further comprises a surface-contact heat exchanger for heating the bottom of the oil sump of the engine, connected to the pre-start remote heater, an oil supply and exhaust probe connected by heated pipelines to the oil heat exchanger and a three-way valve for controlling oil flow with a drive, between which an oil filter and a circulation oil pump controlled by a microprocessor controller improves the reliability of starting and operating the engine at low and high ambient temperatures due to the thermal effect on the oil in the lubrication system.

В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно - технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию «новизна».As a result of a search conducted on patent and other scientific and technical literature, no analogue was found that coincided with the claimed technical solution for the totality of essential features. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of "novelty."

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the device pre-launch preparation and maintaining the desired thermal state of the internal combustion engine.

Устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания содержит установленные в трубопроводе 1 наддувочного воздуха перед впускным коллектором 2 между нагнетателем турбокомпрессора 3 и цилиндрами (на схеме не показано) двигателя 4 трехходовой перепускной клапан 5 управления потоками воздуха с приводом 6, а также теплообменник 7 наддувочного воздуха типа «воздух-воздух», работающий как охладитель, датчик 8 температуры наддувочного воздуха, байпасную линию 9, связанную с системой охлаждения двигателя, теплообменник 10 наддувочного воздуха типа «жидкость-воздух», предпусковой дистанционный подогреватель 11 двигателя, поверхностно-контактный теплообменник 12 подогрева днища масляного картера двигателя и теплообменник 13 масла, микропроцессорный контроллер 14, электронный блок 15 управления двигателя.The device for starting preparation and maintaining the desired thermal state of the internal combustion engine contains charge air installed in the pipeline 1 in front of the intake manifold 2 between the turbocharger blower 3 and the cylinders (not shown) of the engine 4 three-way bypass valve 5 for controlling air flow with actuator 6, as well as a heat exchanger 7 air-to-air charge air operating as a cooler, charge air temperature sensor 8, a bypass line 9 connected to the cooling system REPRESENTATIONS engine, charge air heat exchanger 10 of the "air-liquid" prestart remote engine heater 11, surface contact heat exchanger 12, heating oil crankcase bottom and the oil heat exchanger 13, a microprocessor controller 14, an electronic engine control unit 15.

Состояние байпасной линии 9 зависит от условий использования двигателя 4 и от температуры циркулирующего в контурах системы теплоносителя, в качестве которого используют охлаждающую жидкость, оказывающую тепловое воздействие на двигатель через систему охлаждения. Охлаждающая жидкость через трехходовой клапан 16 управления потоками теплоносителя с приводом 17 направляется в предпусковой дистанционный подогреватель 11 двигателя 4 и, при необходимости, в теплобменник 10 типа «жидкость-воздух» наддувочного воздуха, работающего в зависимости от условий как подогреватель, и как охладитель. Выполнение предпускового подогревателя 11 жидкостным дистанционным, имеющим насос 18 и свой блок управления 19, позволяет реализовать заложенный алгоритм теплового воздействия на наддувочный воздух и масло, как при предпусковой подготовке (подогрев охлаждающей жидкости), так и при эксплуатации двигателя, когда охлаждающая жидкость циркулирует через теплообменники 7 и 10. На входе в жидкостный дистанционный подогреватель 11 установлен датчик 20 температуры теплоносителя.The condition of the bypass line 9 depends on the conditions of use of the engine 4 and on the temperature of the coolant circulating in the circuits, which use coolant that has a thermal effect on the engine through the cooling system. The coolant through the three-way valve 16 controlling the flow of coolant with the actuator 17 is sent to the pre-start remote heater 11 of the engine 4 and, if necessary, to the liquid-air heat exchanger 10 of charge air, which, depending on the conditions, operates as a heater and as a cooler. The implementation of the pre-heater 11 liquid remote, having a pump 18 and its own control unit 19, allows you to implement the inherent algorithm of thermal effects on charge air and oil, both during pre-start preparation (heating the coolant), and during engine operation, when the coolant circulates through heat exchangers 7 and 10. At the entrance to the liquid remote heater 11, a temperature sensor 20 is installed.

Микропроцессорный контроллер 14 управляет положением трехходовых клапанов 5, 16, 21, 22 управления потоками воздуха и теплоносителя, перемещаемые каждый через свой привод 6, 17, 23, 24, кроме того, контроллер 14 связан с датчиками температуры 8, 20 и электронным блоком 15 управления двигателя 4, имеющим датчик 25 температуры наддувочного воздуха. Выход подогревателя 11 через поверхностно-контактный теплообменник 12 подогрева днища масляного картера и теплообменник 13 масла соединен с двигателем 4 для теплового воздействия на масло. В отверстие слива масла из картера устанавливается зонд 26 подачи и отвода масла, связанный подогреваемыми трубопроводами с теплообменником 13 масла и трехходовым клапаном 27 управления потоками масла с приводом 28. Для циркуляции и фильтрации масла предусмотрены циркуляционный насос 29 и масляный фильтр 30. Циркуляционный масляный насос 29 и привод 28 трехходового клапана 27 управления потоками масла связаны с микропроцессорным контроллером 14 для управления их работой. Трубопроводы циркуляции и подачи масла подогреваются теплоносителем.The microprocessor controller 14 controls the position of the three-way air flow and coolant control valves 5, 16, 21, 22, each moved through its actuator 6, 17, 23, 24, in addition, the controller 14 is connected to temperature sensors 8, 20 and the electronic control unit 15 engine 4 having a charge air temperature sensor 25. The output of the heater 11 through the surface-contact heat exchanger 12 for heating the bottom of the oil sump and the heat exchanger 13 of the oil is connected to the engine 4 for the thermal effect on the oil. An oil supply and drain probe 26 is installed in the oil drain hole from the crankcase, connected by heated pipelines to an oil heat exchanger 13 and a three-way valve 27 for controlling oil flows with a drive 28. A circulation pump 29 and an oil filter 30 are provided for oil circulation and filtration. Circulating oil pump 29 and the actuator 28 of the three-way oil flow control valve 27 is connected to the microprocessor controller 14 to control their operation. The pipelines for circulation and oil supply are heated with a coolant.

Заявляемое устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания обеспечивает подогрев наддувочного воздуха и масла при низкой температуре окружающей среды t₁, как при пуске двигателя, так и в условиях его эксплуатации, когда при согласованной работе турбокомпрессора 3 и поршневой части двигателя 4 отсутствует необходимость использовать теплообменник 7 наддувочного воздуха с максимальной эффективностью.The inventive device for pre-starting preparation and maintaining the desired thermal state of the internal combustion engine provides heating of charge air and oil at low ambient temperature t ₁ , both when starting the engine, and in the conditions of its operation, when the coordinated operation of the turbocharger 3 and the piston part of the engine 4 is absent the need to use a charge air heat exchanger 7 with maximum efficiency.

При низкой температуре t₁ окружающей среды в течение периода подготовки к пуску двигателя 4 жидкостный дистанционный подогреватель 11 обеспечивает циркуляцию теплоносителя через рубашку охлаждения двигателя, минуя теплообменник 10 подготовки наддувочного воздуха. В течение этого времени внутри масляного картера нагревается зона вблизи зонда 26, и прогревается масло в подогреваемых трубопроводах.At a low ambient temperature t ₁ during the preparation period for starting the engine 4, the liquid remote heater 11 circulates the coolant through the engine cooling jacket, bypassing the charge air preparation heat exchanger 10. During this time, an area near the probe 26 is heated inside the oil sump, and the oil is heated in heated pipelines.

При температуре теплоносителя t₂, достигшей в процессе предпусковой подготовки двигателя 4 значений выше 45°C, микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 17 трехходового клапана 16 и привод 28 трехходового клапана 27, обеспечивая циркуляцию масла «снизу» по отношению к картерному пространству, затем поток охлаждающей жидкости направляется через теплообменник 10, нагревая воздух в его зоне и близко расположенных воздухотрубопроводов, а также происходит накопление тепла в «теле» теплообменника 10. Помимо этого, микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на масляный насос 29, который заставляет циркулировать масло по подогреваемым трубопроводам через масляный картер двигателя 4, поверхностно-контактный теплообменник 12, теплообменник 13 масла, в котором оно подогревается, масляный фильтр 30 и трехходовой клапан 27.When the temperature of the coolant t ₂ , which has reached values above 45 ° C during the pre-start preparation of the engine 4, the microprocessor controller 14 supplies a control signal to the actuator 17 of the three-way valve 16 and the actuator 28 of the three-way valve 27, providing oil circulation from the bottom in relation to the crankcase, then the flow of coolant is directed through the heat exchanger 10, heating the air in its area and closely located air ducts, and there is also an accumulation of heat in the "body" of the heat exchanger 10. In addition, micropr tsessorny controller 14 supplies a control signal to the oil pump 29 which makes oil circulate heated pipelines on the crankcase through the oil 4, the surface-contact heat exchanger 12, the oil heat exchanger 13 in which it is heated, the oil filter 30 and the three-way valve 27.

При температуре теплоносителя t₂, достигшей в процессе предпусковой подготовки двигателя значений выше 65°C, микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 28 трехходового клапана 27, обеспечивая циркуляцию масла «сверху» по отношению к картерному пространству, а масляный насос 29 заставляет циркулировать масло по подогреваемым трубопроводам через масляный картер двигателя 4, поверхностно-контактный теплообменник 12, теплообменник 13 масла, в котором оно подогревается, масляный фильтр 30 и трехходовой клапан 27. В данном случае масло подается в главную масляную магистраль, и через форсунки охлаждения поршня сливается в масляный картер двигателя 4, при этом теплым маслом орошается коленчатый вал, способствуя подогреву его коренных опор.When the temperature of the coolant t ₂ , which has reached values above 65 ° C during the pre-start preparation of the engine, the microprocessor controller 14 provides a control signal to the actuator 28 of the three-way valve 27, providing oil circulation "from above" in relation to the crankcase, and the oil pump 29 makes the oil circulate through heated pipelines through the oil sump of the engine 4, the surface-contact heat exchanger 12, the heat exchanger 13 of the oil in which it is heated, the oil filter 30 and the three-way valve 27. In this In this case, oil is fed into the main oil line, and through the cooling nozzles of the piston it is drained into the oil sump of the engine 4, while the crankshaft is irrigated with warm oil, contributing to the heating of its main bearings.

Перед пуском двигателя 4 при низкой температуре t₁ положение трехходового клапана 5 соответствует проходу воздуха через байпасную линию 9 и теплообменник 10 подготовки наддувочного воздуха. Также перед пуском микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 28 трехходового клапана 27 для циркуляции масла «снизу», обеспечивая дополнительный подогрев масла при работающем жидкостном дистанционном подогревателе 11. При пуске двигателя происходит теплообмен между теплоносителем и наддувочным воздухом.Before starting the engine 4 at a low temperature t _{1, the} position of the three-way valve 5 corresponds to the passage of air through the bypass line 9 and the charge air preparation heat exchanger 10. Also, before starting, the microprocessor controller 14 supplies a control signal to the actuator 28 of the three-way valve 27 for circulating oil “from below”, providing additional heating of the oil when the liquid remote heater 11 is working. When the engine starts, heat exchange occurs between the coolant and charge air.

При повышении температуры t₃ выше значений 20°C микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 6 трехходового клапана 5, направляя поток наддувочного воздуха в штатные элементы системы охлаждения наддувочного воздуха и в теплообменник (охладитель) 7 наддувочного воздуха. Кроме этого подается управляющий сигнал на приводы 8, 23 трехходовых клапанов 16 и 21, обеспечивая прохождение теплоносителя через теплообменник 10 и дистанционный жидкостный подогреватель 11. Приток внешнего воздуха для охлаждения самого теплообменника 7 осуществляется вентилятором 31, непосредственно связанным с двигателем 4.When the temperature t ₃ rises above 20 ° C, the microprocessor controller 14 supplies a control signal to the actuator 6 of the three-way valve 5, directing the charge air flow to the standard elements of the charge air cooling system and to the charge air heat exchanger (cooler) 7. In addition, a control signal is supplied to the actuators 8, 23 of the three-way valves 16 and 21, allowing the heat carrier to pass through the heat exchanger 10 and the remote liquid heater 11. The external air supply for cooling the heat exchanger 7 is carried out by a fan 31 directly connected to the motor 4.

При работе двигателя 4 и при понижении температуры t₃ наддувочного воздуха ниже значений 10°C микропроцессорный контроллер 14, на основе данных с электронного блока 15 управления двигателя и связанного с ним датчика 25 температуры воздуха на входе в двигатель, подает управляющий сигнал на привод 6 трехходового клапана 5, который при срабатывании направляет поток наддувочного воздуха в байпасную линию 9 для нагрева воздуха.When the engine 4 is operating and when the charge air temperature t ₃ drops below 10 ° C, the microprocessor controller 14, based on data from the engine electronic control unit 15 and the associated air temperature sensor 25, supplies a control signal to the three-way drive 6 valve 5, which when triggered directs the flow of charge air into the bypass line 9 for heating the air.

При эксплуатации двигателя 4 при низкой температуре t₁ и при понижении температуры t₃ наддувочного воздуха ниже значений 5°C, микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 6 трехходового клапана 5, направляя поток наддувочного воздуха в байпасную линию 9 для нагрева воздуха, и подает управляющий сигнал на приводы 17, 23 трехходовых клапанов 16 и 21 управления потоками теплоносителя, обеспечивая прохождение теплоносителя через теплообменник 10 и жидкостный дистанционный подогреватель 11. При этом имеется возможность поддержания оптимального значения температуры t₃ на входе в двигатель 4 за счет пропорциональности потоков воздуха, проходящих через байпасную и рабочую линии. Значение пропорциональности потоков, формируемое уровнем сигнала, подаваемого на привод 6, определяется показаниями от датчика 25 температуры воздуха на входе в двигатель и от датчика 8 температуры воздуха после компрессорной ступени турбокомпрессора 3. Нагрев воздуха при открытой байпасной линии 9 происходит в теплообменнике 10 подготовки наддувочного воздуха, а при необходимости более интенсивного нагрева, происходит циркуляция теплоносителя из двигателя 4, обеспечиваемая насосом 18 и блоком управления 19 жидкостного дистанционного подогревателя 11. Это позволяет наиболее эффективно подогревать наддувочный воздух за счет высокого аккумулирования (накопления) теплоносителем тепловой энергии и последующей передачи ее непосредственно в теплообменнике 10 наддувочному воздуху. Кроме этого, при необходимости, микропроцессорный контроллер 14 на основе данных с электронного блока 15 управления двигателя может подавать сигнал на насос 29, обеспечивая циркуляцию масла «снизу» и дополнительный подогрев масла, как при работающем подогревателе 11, так и при работе только его насоса 18.When the engine 4 is operated at a low temperature t ₁ and when the charge air temperature t ₃ drops below 5 ° C, the microprocessor controller 14 supplies a control signal to the actuator 6 of the three-way valve 5, directing the charge air flow to the bypass line 9 for heating the air, and delivers a control signal to the actuators 17, 23 of the three-way valves 16 and 21 control the flow of coolant, ensuring the passage of the coolant through the heat exchanger 10 and the liquid remote heater 11. It is possible to support the optimum temperature t ₃ at the inlet to the motor 4 due to the proportionality of the air flows passing through the bypass and working lines. The value of the proportionality of the flows formed by the level of the signal supplied to the drive 6 is determined by the readings from the air temperature sensor 25 at the engine inlet and from the air temperature sensor 8 after the compressor stage of the turbocompressor 3. Air heating with open bypass line 9 occurs in the charge air preparation heat exchanger 10 and, if necessary, more intense heating, the coolant circulates from the engine 4, provided by the pump 18 and the control unit 19 of the liquid remote under heat registers 11. This allows the most efficient heat the charge air due to the high accumulation (accumulation) coolant heat energy and then transmitting it directly to the charge-air heat exchanger 10. In addition, if necessary, the microprocessor controller 14, based on data from the electronic engine control unit 15, can send a signal to the pump 29, providing oil circulation "from below" and additional oil heating, both when the heater 11 is operating and only when its pump 18 is working .

При эксплуатации двигателя в условиях жаркого климата, т.е. при высокой температуре t₁ окружающего воздуха, в том числе, при высокой нагрузке двигателя и небольшой скорости движения автомобиля, при снижении эффективности или потере герметичности теплообменника 10 наддувочного воздуха и при повышении температуры t₃ наддувочного воздуха выше значений 90°C, а также снижении эффективности в таких условиях теплообменника-охладителя 7 наддувочного воздуха, микропроцессорный контроллер 14 подает управляющий сигнал на привод 6 трехходового клапана 5, тем самым направляя поток наддувочного воздуха в байпасную линию 9 для охлаждения в теплообменнике 10. Это позволяет наиболее эффективно охлаждать наддувочный воздух за счет увеличения теплосъема, вызванного интенсивностью циркуляции охлаждающей жидкости в теплообменнике 10. Кроме этого контроллер 14 подает управляющий сигнал на приводы 17, 23 трехходовых клапанов 16 и 21, обеспечивая прохождение теплоносителя через радиатор 32 охлаждения, теплобменник 10, и направляя его на вход в жидкостный насос (не показано) двигателя 4. Состояние системы автоматического управления формируется уровнем сигнала, подаваемого на привод 6, который в свою очередь определяется показаниями датчика 25 температуры воздуха на входе в двигатель и показаниями датчика 8 температуры воздуха после компрессорной ступени турбокомпрессора 3.When operating the engine in hot climates, i.e. at high ambient temperature t ₁ , including at high engine load and low vehicle speed, with a decrease in efficiency or loss of tightness of the charge air heat exchanger 10 and with an increase in charge air temperature t ₃ above 90 ° C, as well as a decrease in efficiency in such conditions, the charge air cooler-cooler 7, the microprocessor controller 14 supplies a control signal to the actuator 6 of the three-way valve 5, thereby directing the charge air flow to the bypass a cooling line 9 for cooling in the heat exchanger 10. This allows the most efficient cooling of the charge air due to an increase in heat removal caused by the intensity of the coolant circulation in the heat exchanger 10. In addition, the controller 14 supplies a control signal to the actuators 17, 23 of the three-way valves 16 and 21, allowing passage heat carrier through a cooling radiator 32, a heat exchanger 10, and directing it to the inlet to a liquid pump (not shown) of the engine 4. The state of the automatic control system is formed by the signal level, odavaemogo the actuator 6, which in turn is determined by the readings of the sensor 25, the air inlet temperature and the engine temperature sensor 8 readings after the compressor stage of the turbocharger 3.

Помимо охлаждения наддувочного воздуха микропроцессорный контролер 14 на основе данных с электронного блока 15 управления двигателя, при необходимости, может подавать сигнал на масляный насос 29 для обеспечения циркуляции масла «снизу» и обеспечения дополнительной передачи тепла в систему охлаждения двигателя 4 от масла в масляном картере при работающем насосе 18 подогревателя 11.In addition to cooling the charge air, the microprocessor controller 14, based on data from the electronic engine control unit 15, can, if necessary, send a signal to the oil pump 29 to ensure oil circulation "from below" and to provide additional heat transfer to the engine cooling system 4 from the oil in the oil sump when running pump 18 of heater 11.

Заявляемое техническое решение позволяет создать технологичное и универсальное устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания и обеспечивает высокую надежность пуска двигателя при низких температурах окружающей среды и бесперебойную работу двигателя при высоких температурах окружающей среды.The claimed technical solution allows to create a technologically advanced and universal device for pre-start preparation and maintenance of a given thermal state of an internal combustion engine and provides high reliability of engine starting at low ambient temperatures and uninterrupted operation of the engine at high ambient temperatures.

Устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.The device pre-start preparation and maintenance of a given thermal state of the internal combustion engine of the proposed design meets the condition of industrial applicability and can be manufactured on standard equipment using previously developed technologies.

Claims (1)

Устройство предпусковой подготовки и поддержания заданного теплового состояния двигателя внутреннего сгорания, содержащее предпусковой дистанционный подогреватель двигателя, контактирующий с теплоносителем, в качестве которого используют охлаждающую жидкость, трехходовые клапаны управления потоками воздуха и теплоносителя с приводами, микропроцессорный контроллер, управляющий положением трехходовых клапанов, связанный с датчиками температуры и электронным блоком управления двигателя, отличающееся тем, что дополнительно содержит поверхностно-контактный теплообменник подогрева днища масляного картера двигателя, связанный с предпусковым дистанционным подогревателем, зонд подачи и отвода масла, связанный подогреваемыми трубопроводами с теплообменником масла и трехходовым клапаном управления потоками масла с приводом, между которыми установлены масляный фильтр и циркуляционный масляный насос, управляемый микропроцессорным контроллером.A device for pre-starting preparation and maintenance of a given thermal state of an internal combustion engine, comprising a pre-starting remote engine heater in contact with a coolant, which uses coolant, three-way valves for controlling air flow and a coolant with actuators, a microprocessor controller that controls the position of three-way valves associated with sensors temperature and electronic engine control unit, characterized in that it further comprises it is a surface-contact heat exchanger for heating the bottom of the oil sump of the engine, connected with a pre-start remote heater, an oil supply and drain probe connected by heated pipes to the oil heat exchanger and a three-way oil flow control valve with an actuator, between which an oil filter and a microprocessor-controlled oil circulation pump are installed the controller.

Images