Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО
Волгоградский государственный технический университет
Факультет подготовки инженерных кадров
Кафедра: САПР и ПК
Курсовая работа
по Концептуальному проектированию систем
тема: «Устройство для подогрева двигателя перед пуском»
№ зачетной книжки____________________
номер патента: 21567011
Выполнил:
студент гр. ______
_________________
Проверил _________________
Волгоград 2013
Система подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона (ru 21567011 c1)
Изобретение относится к системам и устройствам подогрева двигателей внутреннего сгорания и отопления салона автотранспорта. Система подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона автотранспорта, содержащая охлаждающую жидкость, насос двигателя, отопитель, блок подогрева с электропомпой, обратные клапаны, краны, указатель температуры, каналы, в одном из которых, соединяющем выход из электропомпы и вход в клапан блока подогрева, установлено средство перекрытия канала с возможностью ступенчатого регулирования расхода жидкости, при этом средство перекрытия канала выполнено в виде клапана, включающего корпус, подпружиненный золотник с приводом, электрически связанным с указателем температуры и имеющим на валу кулачок, своей выпуклостью контактирующий с верхним торцом золотника, а также входной трубопровод, выходной трубопровод, при этом между корпусом и подпружиненным золотником образованы полость входа, связанная с входным трубопроводом, и полость выхода, связанная с выходным трубопроводом. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность работы системы путем повышения
Изобретение относится к системам и устройствам подогрева двигателей внутреннего сгорания (д.в.с.) и отопления салона автотранспорта. Предлагаемая система подогрева д.в.с. и отопления салона автотранспорта может быть использована в силовых установках всех видов транспорта, оснащенного д.в.с. с жидкостным охлаждением и встроенным в систему охлаждения отопителем кабины.
Известно устройство для облегчения запуска д.в.с. (см. патент RU N2268393, МПК F02N 17/04, публ. 20.01.2006 г. Бюл. N2). Устройство для облегчения запуска д.в.с. содержит позисторный нагреватель, установленный в топливном баке, датчики температуры масла и охлаждающей жидкости д.в.с., соединенные с входами электронного блока управления, и электромагнитные клапаны с приводами, установленные на входе в насос подачи охлаждающей жидкости и на выходе теплообменника и электрически связанные между собой через преобразователь напряжения термоэлектрического генератора, в частности, четвертый и пятый выходы электронного блока управления связаны с приводами электромагнитных клапанов с возможностью регулирования расхода охлаждающей жидкости д.в.с.
Недостатками устройства являются:
- низкая точность регулирования расхода электромагнитными клапанами;
- "зависание" при закупорке каналов и автоколебания при работе электромагнитных клапанов.
Все это снижает эффективность и надежность работы устройства.
Известен способ и система подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона автотранспорта (см.патент РФ 2293207, МПК F02N 17/04, 10.02.2007 г. Бюл. N4), взятый в качестве прототипа. Система подогрева д.в.с. и отопления салона автотранспорта содержит охлаждающую жидкость, насос двигателя, отопитель, блок подогрева с электропомпой, обратные клапаны, краны, каналы, в одном ив которых, соединяющем выход из электропомпы и вход в клапан блока подогрева, установлено средство перекрытия канала с возможностью ступенчатого регулирования расхода жидкости.
Недостатками прототипа являются:
- низкая скорость и точность регулирования расхода жидкости средством перекрытия канала;
- "зависание" при закупорке каналов и автоколебания при работе средства перекрытия канала.
Предлагаемым изобретением решается задача: повышение эффективности и надежности работы системы.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения заключается в быстроте срабатывания и повышении точности регулирования расхода жидкости средством перекрытия канала.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона автотранспорта, содержащей охлаждающую жидкость, насос двигателя, отопитель, блок подогрева с электропомпой, обратные клапаны, краны, указатель температуры, каналы, в одном из которых, соединяющем выход из электропомпы и вход в клапан блока подогрева, установлено средство перекрытия канала с возможностью ступенчатого регулирования расхода жидкости, новым является то, что средство перекрытия канала выполнено в виде клапана, являющегося одновременно и средством перекрытия, и дозирующим жиклером, содержащим входной трубопровод, корпус и золотник с приводом, электрически связанным с указателем температуры и имеющим на валу кулачок, своей выпуклостью контактирующий с верхним торцом золотника.
В момент поступления сигнала с указателя температуры, датчик которого установлен на позисторных нагревателях блока подогрева, кулачок поворачивается на необходимый угол, открывается золотник и дозированное количество жидкости под давлением попадает через зазор из полости входа в полость выхода таким образом, что частицы загрязнения, окалины и накипи не могут закупорить зазор, т.к. они проходят через этот зазор под давлением. Общее давление жидкости на выходе также понижается за счет периодичности работы золотника. Все это обеспечивает большую точность и быстроту срабатывания, а также устраняет автоколебания и закупорку каналов, что способствует повышению эффективности и надежности устройства.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает новизной и изобретательским уровнем.
Сущность предлагаемой системы подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона автотранспорта поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показана принципиальная электрогидравлическая схема системы подогрева д.в.с. и отопления салона автотранспорта;
на фиг.2 - схема клапана.
Система подогрева д.в.с. и отопления салона автотранспорта (фиг.1) включает охлаждающую жидкость, рубашку 1, сливной кран рубашки 2, насос двигателя 3, отопитель кабины 4, блок подогрева 5, электропомпу 6, указатель температуры 7, жидкостный канал 8, обратные клапаны 9 и 10, краны 11, 12 и средство перекрытия - клапан 13. Клапан 13 (фиг.2) включает входной трубопровод 14, корпус 15, подпружиненный золотник 16, кулачок 17, вал 18, привод 19, выходной трубопровод 20. Между корпусом 15 и подпружиненным золотником 16 образованы полость входа 21, связанная с входным трубопроводом 14 и полость выхода 22, связанная с выходным трубопроводом 20.
Система подогрева д.в.с. и отопления салона автотранспорта работает следующим образом. В период подогрева жидкость из рубашки 1 насосом 3 и электропомпой 6 под давлением подводится к входному трубопроводу 14 клапана 13. Золотник 16 в нерабочем состоянии зафиксирован так, что полость 21 - входа жидкости находится в открытом положении, а полость 22 - выхода жидкости закрыта. Момент и продолжительность открытия полости отвода жидкости зависит от конструкции установленного на валу 18 кулачка 17, своей выпуклостью контактирующего с верхним торцом золотника 16.
В момент поступления сигнала на привод 19 с указателя температуры 7, датчик которого установлен на позисторных нагревателях блока подогрева 5, кулачок 17 поворачивается на необходимый угол, открывается золотник 16 и дозированное количество жидкости под давлением попадает через зазор из полости входа 21 в полость выхода 22 и далее через обратный клапан 9 в блок подогрева 5. После подогрева жидкость через обратный клапан 10 поступает в жидкостный канал 8 и далее в отопитель кабины 4 и рубашку 1.
Время открытия окон золотника 16 и угол выпуклой части кулачка 17 рассчитывались по известным формулам в зависимости от рабочего давления, температуры и расхода жидкости в испытуемой системе. Например, при давлении, равном 32 МПа и расходе 20,5 10-5 м3/с, угол выпуклости кулачка равен 58°, а время открытия золотника, необходимое для пропуска жидкости с расходом 200 см3/с, равно 0,02 с.
продольная схема рис. 1
поперечная схема рис. 2
Устройство для подогрева двигателя состоит:
1-рубашка
2- сливной кран рубашки
3-насос двигателя
4- отопитель кабины
5- блок подогрева
6- электропомпа
7- указатель температуры
8- жидкостный канал
9,10- обратные клапаны
11,12- краны
13- клапан
14- входной трубопровод
15-корпус
16- подпружиненный золотник
17- кулачок
18-вал
19-привод
20- выходной трубопровод
21- полость входа
22- полость выхода
Таблица 1
Конструктивно-функциональный анализ устройства для подогрева двигателя внутреннего сгорания и отопления салона
|
№ |
Наименование функционального элемента |
Выполняемые функции |
Оценка выполнения функции (0 – не выполняется, 10 – идеальное выполнение) |
Описание недостатков выполнения функции, обоснование оценки |
|
1. |
Котел для жидкости |
Объединяет камеру сгорания и др. элементы, передача тепловой энергии к жидкости |
5 |
Малая площадь соприкосновения жидкости с поверхностями камеры |
|
2. |
Патрубки для жидкости |
Подвод жидкости от котла к рубашке, выведение жидкости, сохранение температуры |
6 |
Недостаточное сохранение температуры |
|
3. |
Рубашка двигателя |
Передача тепловой энергии от жидкости к двигателю |
7 |
Малая площадь соприкосновения жидкости с внутренними поверхностями рубашки |
|
4. |
Вентилятор |
Нагнетание воздуха в камеру сгорания |
7 |
Попадающая на лопасти грязь затрудняет вращение |
|
5. |
Газоход |
Нагрев масла отработанными газами |
6 |
Малая площадь соприкосновения масла с поверхностями газохода |
|
6. |
Газоотводящий патрубок |
Подача отработанных газов от камеры сгорания в газоход, сохранение тепла |
7 |
Недостаточное сохранение тепла |
|
7. |
Камера сгорания |
Преобразование топлива в тепловую энергию |
7 |
Не все топливо сгорает в камере |
|
8. |
Жидкостный канал
|
Поджиг топливной смеси |
6 |
Низкое качество смеси |
|
9. |
Воздушный клапан |
Впускать воздушный поток в камеру сгорания, не выпускать его оттуда |
7 |
При попадании частичек грязи между клапаном и стенкой камеры он не сработает |
Таблица 2
|
№ |
Наименование уровня описания |
Формулировка описания |
|
1 |
Главная полезная функция |
Устройство для подогрева двигателя предназначено для создания и передачи тепловой энергии двигателю, для обеспечения нормального пуска в холодную погоду тем самым увеличивая ресурс его работы. |
|
2 |
Концептуальная функциональная структура |
Камера сгорания - преобразование топлива в тепловую энергию, котел для жидкости - объединяет камеру сгорания и др. элементы, передача тепловой энергии к жидкости, патрубки для жидкости - подвод и выведение жидкости, рубашка двигателя - передача тепловой энергии двигателю.
|
|
3 |
Уточненная функциональная структура |
Происходит преобразование энергии топлива в энергию тепла а затем передача этого тепла к двигателю. |
|
4 |
Принцип действия |
Топливо при сгорании выделяет тепловую энергию, которая в свою очередь передается жидкости переносящую её к двигателю нагревая его тем самым обеспечивая норм пуск в холодную погоду. |
|
5 |
Техническое решение |
Бензин из топливного бака по топливопроводу через электромагнитный клапан самотеком поступает в камеру сгорания котла, где перемешивается с воздухом нагнетаемого вентилятором воспламеняется от свечи накаливания. Одновременно с процессом горения топлива в котле идет процесс передачи теплоты от горячих газов через поверхности котла к жидкости. Нагретая жидкость поднимается по патрубку к головке двигателя, где охлаждаясь возвращается по патрубку в котел . Котел наклонен к горизонту таким образом, что торец котла с выходным патрубком расположен выше торца с входным патрубком, что обеспечивает интенсивное движение нагретой жидкости к выходному патрубку котла . Благодаря этому скорость термосифонной циркуляции повышается. Эффективность подогрева возрастает. Отработанные газы из камеры сгорания по газоотводящему патрубку поступают в газоход поддона, оттуда в окружающую среду. |
К
Устройство
для подогрева двигателя
внутреннего
сгорания и отопления салона
