RU2041382C1

RU2041382C1 - System for heating internal combustion engine before starting

Info

Publication number: RU2041382C1
Authority: RU
Inventors: Л.С. Герасимович; М.А. Прищепов; А.К. Кисель; А.В. Крутов; С.Е. Воробей; С.В. Комаров
Original assignee: Белорусский аграрный технический университет
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: system has an oil heater mounted inside the crankcase of the engine and constructed as a surface-distributing temperature-sensitive electric heater. The control unit has amplifier, threshold element, and two balancing resistors. The adjacent arms of the bridge are formed by the heaters and opposite arms of the bridge are formed by the balancing resistors. The amplifier is connected across the bridge. The output of the bridge is connected with a commutation unit through the threshold element and time relay. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to devices for facilitating the starting of an internal combustion engine.

Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания, которое содержит жидкостной подогреватель, снабженный котлом с камерой сгорания для нагрева охлаждающей жидкости, насосом подачи топлива к форсунке, установленной в камере сгорания, нагнетателем воздуха в камеру сгорания, насосом прокачки охлаждающей жидкости, размещенными на валу электродвигателя, и магистралью отвода продуктов сгорания с подогревом масла поддона двигателя. Недостатком указанного устройства является высокая его сложность и большая энергоемкость процесса подогрева двигателя внутреннего сгорания. A device for facilitating the starting of an internal combustion engine is known, which comprises a liquid heater equipped with a boiler with a combustion chamber for heating the coolant, a fuel supply pump to the nozzle installed in the combustion chamber, an air blower in the combustion chamber, a coolant pump, located on the motor shaft , and the exhaust pipe with the heating of the engine oil pan. The disadvantage of this device is its high complexity and high energy consumption of the heating process of the internal combustion engine.

Известно устройство для предпускового подогрева жидкости системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащее рубашку охлаждения, сообщенную трубопроводами с теплообменником, разделенным по меньшей мере на две полости, которые сообщены между собой в нижней части, а в верхней части сообщены с рубашкой, причем соединительные трубопроводы расположены один внутри другого. Недостатками указанного устройства являются низкая эффективность устройства и большое время процесса подогрева двигателя. A device is known for prestarting heating of a liquid of a cooling system of an internal combustion engine, comprising a cooling jacket communicated by pipelines with a heat exchanger divided into at least two cavities that communicate with each other in the lower part and in the upper part communicate with the jacket, the connecting pipelines being one inside another. The disadvantages of this device are the low efficiency of the device and the long process of heating the engine.

Известно устройство для нагрева охлаждающей жидкости двигателя, которое содержит установленный в разрыв нижнего патрубка, соединяющего рубашку охлаждения и радиатор, Т-образный держатель нагревателя, имеющий выступ, образующий почти прямой угол по отношению к держателю, внутрь которого вставлен нагреватель, нагревающий охлаждающую жидкость при остановке двигателя. К держателю прикреплен датчик для определения температуры охлаждающей жидкости, который присоединен к блоку управления, регулирующему нагрев жидкости по сигналу от датчика. Недостатком указанного устройства является отсутствие подогрева и регулирования температуры масла в системе смазки двигателя. A device is known for heating an engine coolant, which comprises a lower nozzle connected to a cooling jacket and a radiator mounted in a gap, a T-shaped heater holder having a protrusion that forms an almost right angle with respect to the holder inside which a heater is heated to cool the coolant when stopped engine. A sensor is attached to the holder to determine the temperature of the coolant, which is connected to a control unit that regulates the heating of the liquid by a signal from the sensor. The disadvantage of this device is the lack of heating and temperature control of the oil in the engine lubrication system.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматического управления работой жидкостного подогревателя, содержащее блок управления, снабженный коммутирующим устройством, мостовой измерительной схемой и реле времени, а также подогревателем охлаждающей жидкости. Кроме того, устройство содержит два датчика температуры охлаждающей жидкости, установленные на входе и выходе охлаждающей жидкости из подогревателя в рубашку охлаждения двигателя и подключенные к блоку управления, датчик температуры окружающей среды, реле времени и дополнительную мостовую измерительную схему, причем датчик температуры окружающей среды подключен к дополнительной мостовой измерительной схеме. Недостатками указанного устройства являются высокая его сложность и невысокая эффективность, вследствие отсутствия системы подогрева и регулирования температуры масла в системе смазки двигателя. The closest in technical essence is a device for automatically controlling the operation of a liquid heater, comprising a control unit equipped with a switching device, a bridge measuring circuit and a timer, as well as a coolant heater. In addition, the device contains two coolant temperature sensors installed at the inlet and outlet of the coolant from the heater to the engine cooling jacket and connected to the control unit, an ambient temperature sensor, a time relay and an additional bridge measurement circuit, the ambient temperature sensor being connected to additional bridge measuring circuit. The disadvantages of this device are its high complexity and low efficiency, due to the lack of a heating system and oil temperature control in the engine lubrication system.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет обеспечения подогрева масла и контроля его температуры при одновременном упрощении устройства. The purpose of the invention is the expansion of functionality by providing heating of the oil and controlling its temperature while simplifying the device.

Устройство для автоматического управления работой жидкостного подогревателя, содержащее блок управления, снабженный коммутирующим устройством, мостовую измерительную схему и реле времени, а также подогреватель охлаждающей жидкости, дополнительно снабжено усилителем, пороговым элементом и подогревателем масла, при этом подогреватель масла расположен в поддоне картера двигателя и выполнен в виде поверхностно-распределенного термозависимого электронагревателя, а подогреватель охлаждающей жидкости выполнен, например, в виде трубчатого электронагревателя, причем электронагреватели образуют смежные плечи измерительного моста, к которым через коммутирующее устройство подключен источник напряжения, а противоположные плечи моста образованы уравновешивающими сопротивлениями, при этом в измерительную диагональ моста включен усилитель, выход которого через пороговый элемент и реле времени соединен с коммутирующим устройством. A device for automatically controlling the operation of a liquid heater, comprising a control unit equipped with a switching device, a bridge measuring circuit and a timer, as well as a coolant heater, is additionally equipped with an amplifier, a threshold element and an oil heater, while the oil heater is located in the oil pan and is made in the form of a surface-distributed thermally dependent electric heater, and the coolant heater is made, for example, in the form of tubular of the electric heater, the heaters formed adjacent shoulders measuring bridge to which via the switching device a voltage source is connected, and the opposite arms of the bridge are formed by balancing resistances, wherein the measuring diagonal of the bridge amplifier is turned on, the output of which through a threshold element, and the time relay is connected to the switching device.

Каждый из признаков устройства является известным, но совокупность их является новой и позволяет обеспечить возможность расширения функциональных возможностей устройства. Each of the features of the device is known, but their combination is new and allows for the possibility of expanding the functionality of the device.

На чертеже представлена принципиальная схема системы предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания. The drawing shows a schematic diagram of a system of prestarting heating of an internal combustion engine.

Система состоит из нагревателя 1, обеспечивающего подогрев подаваемой от радиатора 2 охлаждающей жидкости, и выполненного, например, в виде трубчатого электронагревателя, термозависимого нагревателя 3, который наиболее целесообразно выполнить в виде поверхностно-распределенного нагревателя, расположенного в поддоне картера 4 двигателя внутреннего сгорания в зоне маслозаборника. Мощности нагревателей 1 и 3 конструктивно подобраны таким образом, чтобы обеспечить одновременный нагрев масла и охлаждающей жидкости до их требуемой рабочей температуры. Блок 5 управления содержит тиристорный коммутатор 6, через который проводится запитывание от источника напряжения двух последовательно соединенных нагревателей охлаждающей жидкости 1 и масла 3, усилитель 7, выполненный на базе транзистора 8, эмиттер которого подключен к общей точке двух последовательно соединенных электронагревателей 1 и 3, а база через переменный резистор 9 соединена с общей точкой двух последовательно соединенных между собой переменного и постоянного резисторов 10, 11 и параллельно подключенных к электронагревателям 1 и 3 так, что образован измерительный мост. На выход транзисторного усилителя 7 подключен пороговый элемент 12, содержащий электромагнитное реле с нормально-разомкнутым контактом 13 и катушкой 14, а также реле времени, роль которого выполняет электрический конденсатор 15, подключенный параллельно катушке 14 электромагнитного реле. При этом нормально-разомкнутый контакт 13 электромагнитного реле обеспечивает управление тиристорным коммутатором 6, а включение катушки 14 электромагнитного реле порогового элемента 12 через диод 16 обеспечивает разрядку электрического конденсатора 15 только на катушку 14 реле, тем самым обеспечивая максимальное время его нахождения в рабочем состоянии. Принципиальная электрическая схема блока управления 5 представлена для случая, когда термозависимый электронагреватель 3 выполнен с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Наличие термозависимого электронагревателя 3 масла в картере двигателя внутреннего сгорания обеспечивает поддержание заданного температурного режима масла, так как оно наиболее требовательно к температуре подогрева, а наличие электрической связи между нагревателями 1 и 3 обеспечивает с некоторой погрешностью поддержание температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. The system consists of a heater 1, which provides heating of the coolant supplied from the radiator 2, and made, for example, in the form of a tubular electric heater, a temperature-dependent heater 3, which is most expedient to perform as a surface-distributed heater located in the sump 4 of the internal combustion engine in the zone oil intake. The power of the heaters 1 and 3 are structurally selected in such a way as to ensure the simultaneous heating of the oil and coolant to their desired operating temperature. The control unit 5 contains a thyristor switch 6 through which power is supplied from the voltage source of two series-connected heaters of coolant 1 and oil 3, an amplifier 7 made on the basis of transistor 8, the emitter of which is connected to a common point of two series-connected electric heaters 1 and 3, and the base through a variable resistor 9 is connected to a common point of two series-connected alternating and constant resistors 10, 11 and connected in parallel to electric heaters 1 and 3 so that a measuring bridge is formed. A threshold element 12 is connected to the output of the transistor amplifier 7, it contains an electromagnetic relay with a normally open contact 13 and a coil 14, as well as a time relay, the role of which is played by an electric capacitor 15 connected in parallel to the coil 14 of the electromagnetic relay. In this case, the normally open contact 13 of the electromagnetic relay provides control of the thyristor switch 6, and the inclusion of the coil 14 of the electromagnetic relay of the threshold element 12 through the diode 16 provides the discharge of the electric capacitor 15 only to the relay coil 14, thereby ensuring the maximum time it is in working condition. Schematic diagram of the control unit 5 is presented for the case when the thermally dependent electric heater 3 is made with a positive temperature coefficient of resistance. The presence of a temperature-dependent electric oil heater 3 in the crankcase of the internal combustion engine maintains a predetermined temperature of the oil, since it is most demanding for the heating temperature, and the electrical connection between the heaters 1 and 3 provides, with some error, the temperature of the coolant in the cooling system of the internal combustion engine.

Работает система следующим образом. The system works as follows.

При включении системы в электрическую сеть через тиристорный коммутатор 6 на электрические нагреватели 1 и 3 подается напряжение U. При этом в момент включения оба нагревателя имеют начальную одинаковую температуру, что соответствует также минимальному сигналу ΔU в измерительной диагонали моста, образованного электронагревателями 1 и 3 и двумя резисторами 10, 11, обеспечивающими балансировку моста в холодном состоянии двигателя внутреннего сгорания. По мере нагрева масла и охлаждающей жидкости сопротивление термозависимого электронагревателя 3 будет изменяться (в данном случае увеличиваться), что приводит к возрастанию сигнала ΔU. Далее сигнал ΔU через усилитель 7, диод 16 поступает на конденсатор 15 и катушку 14 электромагнитного реле порогового элемента 12. Постепенно увеличиваясь, сигнал ΔU приводит к повышению напряжения на выходе усилителя 7, а соответственно и на конденсаторе 15, который, заряжаясь до напряжения срабатывания реле, приводит к замыканию контакта 13, отключающего коммутатор 6, а следовательно, подачу напряжения нагреватели 1 и 3. При этом нагрев масла и охлаждающей жидкости прекращается. После разряда конденсатора 15 на катушку 14 электромагнитного реле до напряжения отпускания реле его нормально-разомкнутый контакт 13 размыкается и напряжение питания на электронагреватели 1 и 3 подается снова. Достигнув напряжения срабатывания, электромагнитное реле снова отключает тиристорный коммутатор, тем самым обесточивая электронагреватели 1 и 3 и т. д. Время отключенного состояния электронагревателей 1 и 3 определяется сопротивлением катушки 14 реле его напряжением отпускания и емкостью конденсатора 15. Температура нагрева масла и охлаждающей жидкости задается с помощью переменного резистора 9, обеспечивающего изменение коэффициента усиления транзистора 8. Таким образом, система обеспечивает поддержание заданных температурных режимов охлаждающей жидкости и масла в двигателе внутреннего сгорания. Наличие электрической связи между электронагревателями масла и охлаждающей жидкости, а также использование в качестве нагревателя масла термозависимого электронагревателя создает простейшую схему регулирования, что позволяет обойтись без дополнительных датчиков температуры, измерительных мостовых схем, усилителей и тем самым значительно упрощает устройство предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания. When the system is connected to the electric network through the thyristor switch 6, voltage U is applied to the electric heaters 1 and 3. At the same time, both heaters have the same initial temperature, which also corresponds to the minimum signal ΔU in the measuring diagonal of the bridge formed by electric heaters 1 and 3 and two resistors 10, 11, providing balancing of the bridge in the cold state of the internal combustion engine. As the oil and coolant are heated, the resistance of the thermally dependent electric heater 3 will change (in this case, increase), which leads to an increase in the signal ΔU. Next, the signal ΔU through the amplifier 7, the diode 16 is supplied to the capacitor 15 and the coil 14 of the electromagnetic relay of the threshold element 12. Gradually increasing, the signal ΔU leads to an increase in the voltage at the output of the amplifier 7, and accordingly to the capacitor 15, which, charging to the voltage of the relay , leads to the closure of the contact 13, disconnecting the switch 6, and consequently, the supply of voltage to the heaters 1 and 3. In this case, the heating of the oil and coolant stops. After the discharge of the capacitor 15 to the coil 14 of the electromagnetic relay to the release voltage of the relay, its normally open contact 13 opens and the supply voltage to the electric heaters 1 and 3 is supplied again. Having reached the operating voltage, the electromagnetic relay again turns off the thyristor switch, thereby de-energizing electric heaters 1 and 3, etc. The time of the disconnected state of electric heaters 1 and 3 is determined by the resistance of the relay coil 14 to its releasing voltage and capacitor capacity 15. The temperature of heating of the oil and coolant is set using a variable resistor 9, providing a change in the gain of the transistor 8. Thus, the system provides the maintenance of specified temperature conditions coolant and oil in an internal combustion engine. The presence of an electrical connection between oil and coolant electric heaters, as well as the use of a temperature-dependent electric heater as an oil heater, creates a simple control scheme, which eliminates the need for additional temperature sensors, measuring bridge circuits, amplifiers, and thereby greatly simplifies the device for preheating an internal combustion engine.

Claims

SYSTEM OF PRE-STARTING HEATING OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, equipped with an oil sump, comprising a coolant heater, a control unit having a switching device, a bridge measuring circuit and a time relay, and a voltage source connected through a switching device to the adjacent arms of the measuring bridge, characterized in that in order to expand the functionality, it is equipped with an oil heater located in the crankcase and made in the form of a surface-distribute For a thermally dependent electric heater, the coolant heater is made in the form of a tubular electric heater, and the control unit is equipped with an amplifier, a threshold element and two balancing resistors, the adjacent shoulders of the bridge being formed by electric heaters, and its opposite shoulders with balancing resistors, and an amplifier whose output is connected to the bridge connected via a threshold element and a time relay to a switching device.