Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА МАСЛА В КАРТЕРЕ ДВС

Сулейменов Т.Б. 1 Балабаев О.Т. 2 Саржанов Д.К. 1 Абенов Е.С. 3 Жакупов Т.М. 1
1 Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
2 Карагандинский государственный технический университет
3 Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина
В данной статье представлены результаты научно-исследовательских работ, выполненных авторами по совершенствованию системы подогрева масла в картере двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при эксплуатации в зимних условиях. Для повышения эффективности работы, осуществлена разработка новой системы подогрева масла в картере ДВС, работа, которой, позволяет осуществлять контроль и управление подогревом масла благодаря автоматизированной системе. На разработанную конструкцию подана заявка на инновационный патент РК.
двигатель внутреннего сгорания
картер
система подогрева масла
электронагреватель
1. Способы подогрева масла в поддоне двигателя [Электронный ресурс]. ‒ Режим доступа: http://znanieavto.ru/dvs/podogrev-masla-v-kartere.html (дата обращения: 27.04.15).
2. Абенов Е.С. К вопросу разработки способа подогрева масла в картере ДВС // Наука и образование – 2015: тезисы докл. Х Международной научной конференции студентов и молодых ученых (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 10 апреля 2015 г.). Астана, 2015. С. 7305-7306.
3. Гумаров Г.С., Абишев К.К., Балабаев О.Т., Саржанов Д.К., Абенов Е.С. Заявление о выдаче инновационного патента Республики Казахстан на изобретение МПК F01М5/02 «Способ подогрева масла в картере ДВС». Регистрационный номер 2015/0088.1 от 22 января 2015 года.
4. Малыбаев С.К., Акашев З.Т., Балабаев О.Т. Совершенствование методики прочностного расчета отклоняющих барабанов тяжелых ленточных конвейеров // Ежемесячный научно-технический и производственный журнал «Горный журнал». 2012. №4. С. 59-61.
5. Малыбаев С.К., Хайбуллин Р.Р., Балабаев О.Т. К вопросу определения рациональной конструкции отклоняющих барабанов грузовой ветви рудных ленточных конвейеров // Научно-Технический Журнал «Горный Информационно-Аналитический Бюллетень». 2014. №1. С. 181-187.

В настоящее время практически каждый водитель в зимних условиях, сталкивался с проблемой затрудненного запуска ДВС автомобиля при сильных морозах. Одной из причин этого, является повышенная вязкость моторного масла в картере, затрудняющая вращение коленвала и препятствующая запуску ДВС. Кроме того, в подобных условиях смазка ДВС, в первые минуты после его запуска, является неэффективной, что приводит к повышенному износу поршневой группы, а также кривошипно-шатунного механизма. Частично решить данную проблему можно, обеспечив предварительный подогрев картера, с целью устранения излишней вязкости моторного масла. Многие водители ошибаются, полагая, что главной проблемой при холодном запуске ДВС является недостаточная мощность аккумулятора, обусловленная его слабозаряженностью на морозе. Куда более важным и существенным недостатком является неэффективность системы смазки. Вязкое на морозе моторное масло, не поступает к узлам и агрегатам в необходимых количествах, и сила трения при их работе «на сухую» увеличивается. А, как следствие, значительно усиливается износ самого ДВС и понижается его ресурс [1].

Для облегчения эксплуатации ДВС в зимних условиях и уменьшения его износа, необходима система подогрева масла в картере. Сегодня существуют различные способы достижения этого эффекта, но все они могут быть условно разделены на две группы:

1. Механические способы [1]: Механические (или внешние) способы подогрева масла в картере включают в себя цикл работ, не связанных с вмешательством в конструкцию транспортного средства, путем установки дополнительного оборудования. Наиболее распространенный вид таких работ, обеспечивающих подогрев картера, – это применение открытого огня. Костер, разводимый под автомобилем в месте размещения картера, паяльная лампа и прочие приспособления позволят эффективно прогреть масло и добиться запуска ДВС. Однако у этого способа есть и существенные недостатки: инфраструктурные сложности при проведении предварительных и непосредственных работ (спецодежда, неудобное расположение картера и пр.); необходимость дополнительного оборудования и материалов (источников тепла); небезопасность выполняемых работ (вероятность возгорания). Второй механический способ – это применение специального съемного электрооборудования, которое способствует обогреву всего ДВС (специальной ленты, оснащенной электронагревательными элементами, работающими от стандартной электрической сети), но и данный подогрев не лишен недостатков, заключающихся в необходимости наличия такого оборудования и сложности процедуры размещения его вокруг ДВС (с обязательным последующим демонтажем).

1. Агрегатные способы [1]: В последнее время, все большее распространение получает агрегатный способ, который заключается в установке дополнительного оборудования, позволяющего осуществить прогрев двигателя в стандартных условиях. Иными словами, для достижения поставленной цели не возникает необходимости прибегать к каким-то существенным дополнительным манипуляциям. Современные производители предлагают самые разнообразные устройства для того, чтобы осуществить подогрев масла. Однако, несмотря на независимые технические решения, все они имеют один общий принцип работы и единое устройство, заключающиеся в использовании электрической энергии и специального нагревательного элемента, монтируемого в картере ДВС. Нагревательный элемент (тэн) располагается в картере таким образом, чтобы быть постоянно погруженным в моторное масло. При необходимости (понижении температуры), перед непосредственным запуском ДВС, на нагревательный элемент подается постоянный или переменный электрический ток, который способствует прогреву масла и нормальному запуску ДВС. Как правило, нагревательные элементы имеют один недостаток, связанный с неконтролируемостью процесса подогрева. Температура масла в картере может достичь критической отметки, и оно закипит. Избежать этого можно с помощью специального термостата, который применяется совместно с тэном для его отключения при достижении необходимой температуры.

Таким образом, большинство научных работ по электроподогреву ДВС проводилось на традиционных средствах тепловой подготовки (трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы), ленточные электроподогреватели и пр.), однако за последние 15-20 лет произошли значительные изменения в науке и технике. На данном этапе ставится задача разработки технических средств электроподогрева моторного масла с регулированием мощности в картерах ДВС, которые обеспечивали бы надежный подогрев масла.

В 2014 году объединенным коллективом кафедр технических вузов была разработан способ подогрева масла в картерах ДВС (рисунок), путем установки устройств для автоматизированного контроля и управления процессом подогрева масла, с целью облегчения эксплуатации в зимних условиях. Разработанный способ относится к двигателестроению и может быть использовано в системах смазки ДВС эксплуатируемых в зимних условиях, для подогрева масла в картерах ДВС [2].

abenov.tif

Способ подогрева масла в картере ДВС: 1 – подогреватель; 2 – мобильный телефон с операционной системой Android с установленным приложением «Подогрев масла в картере ДВС»; 3 – блок управления; 4 – датчик температуры; 5 – передатчик сигнала GSM; 6 – спираль; 7 – корпус; 8 – изолятор; 9 – соединитель; 10 – прокладка; 11 – пробка; 12 – проводник; 13 – крышка

Работа осуществляется следующим образом (рисунок): необходимо вывернуть сливную пробку картера автомобиля, вместо нее ввернуть разработанный подогреватель 1. При снижении температуры окружающей среды, температура масла в картере снижается до нерабочего состояния. Масло теряет свои свойства и плохо влияет на работу масляного насоса, вследствие чего затрудняется запуск ДВС. Для обеспечения безотказной работы ДВС автомобилей в зимних условиях, в картере установлен подогреватель 1 масла. Перед запуском ДВС необходимо с мобильного телефона 2 с установленным приложением «Подогрев масла в картере ДВС» получить данные о температуре в картере ДВС. Эти данные блок управления 3 получает с датчика температуры 4, и через передатчик сигнала GSM 5, посылает на мобильный телефон 2. Если температура масла в картере ниже требуемой, то необходимо запустить подогрев масла, который осуществляется с помощью спирали 6 установленной внутри подогревателя. Спираль получает энергию с блока управления, который подключен к источнику питания. При достижении требуемой температуры масла в картере ДВС, датчик температуры подает сигнал в блок управления, который отключает подачу энергии на спираль и через передатчик сигнала GSM, отправляет сигнал на мобильный телефон. В зависимости от температуры окружающей среды требуемая температура достигается через 3-10 минут. По достижении требуемой температуры масла в картере ДВС запускают двигатель автомобиля.

В результате совершенствования системы подогрева масла в картере ДВС путем улучшения ее конструкции, подана заявка на инновационный патент Республики Казахстан [3]. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в эффективной эксплуатации картера ДВС в зимних условиях. Этот технический результат достигается тем, что в рассмотренном способе подогрева масла ДВС конструкция, которой содержит подогреватель, спираль, корпус, изолятор, соединитель, прокладка, пробка, проводник, крышка, внесены следующие изменения: подогреватель подключен к блоку управления с передатчиком сигнала GSM, который установлен в кузове автомобиля; в подогреватель устанавливается датчик температуры; контроль над блоком управления осуществляется на расстоянии при помощи приложения «Подогрев масла в картере ДВС», который установлен на мобильном телефоне. Для более высокой точности определения рациональных конструктивных параметров усовершенствованной конструкции, необходимы детальные исследования с разработкой цифровой модели в программной среде ANSYS [4, 5], которая позволит проанализировать эффективность работы устройства.

Предлагаемый способ подогрева масла в картере ДВС, имеет следующие преимущества:

- благодаря автоматизированной системе блока управления осуществляется контроль и управление подогревом масла в картере;

- благодаря использованию датчика температуры – масла в картере не перегревается; благодаря применению передатчика сигнала GSM и приложения «Подогрев масла в картере ДВС» установленного на мобильный телефон осуществляется контроль и управление подогревом масла в картере на расстоянии.


Библиографическая ссылка

Сулейменов Т.Б., Балабаев О.Т., Саржанов Д.К., Абенов Е.С., Жакупов Т.М. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА МАСЛА В КАРТЕРЕ ДВС // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 9-1. – С. 28-30;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=7432 (дата обращения: 21.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252