RU2126893C1

RU2126893C1 - Method of acceleration of gaining operating mode of vehicle engine

Info

Publication number: RU2126893C1
Application number: RU97105715A
Authority: RU
Inventors: М.Д. Безбородько; А.И. Скоморохов; Г.М. Мичуров; М.А. Савин
Original assignee: Савин Михаил Александрович
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, lubricating systems of internal combustion engines at their operation in non-steady states of after-start warm-up. SUBSTANCE: engine is started on reference fuel, and during the period of after-start warm-up a mixture of fuel with motor oil additive is fed to the cylinders; the after-start warm-up of the engine is performed under-load in the process of vehicle motion, and the fuel-oil mixture is fed to the cylinders until the temperature of lubricating oil in the oil sump attains plus 50-60 C, then the engine is transferred to supply with reference fuel. EFFECT: accelerated gaining of engine operating mode. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам смазки двигателей внутреннего сгорания при их работе на неустановившихся режимах послепускового прогрева. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the lubrication systems of internal combustion engines during their operation in transient post-start heating modes.

Известен способ пуска двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий пониженные затраты времени на подготовку двигателя к пуску и выход его на работу под нагрузкой, в котором перед запуском двигателя система смазки прокачивается прогретым маслом от подогревателя, осуществляя распыление нагретого масла на стенки цилиндров и днище поршней (см. А.С. СССР N 1143866, F 01 M 5/02 "Система смазки двигателя внутреннего сгорания", опубл. 1985. There is a known method of starting an internal combustion engine, which provides reduced time spent on preparing the engine for starting and getting it to work under load, in which, before starting the engine, the lubrication system is pumped with warmed oil from the heater, spraying heated oil onto the cylinder walls and piston bottom (see AS USSR N 1143866, F 01 M 5/02 "Lubrication system of an internal combustion engine", publ. 1985.

При высокой надежности такой системы и снижении затрат времени на выход двигателя в рабочий режим недостатком ее является повышенная сложность из-за установки специального подогревателя и дополнительной системы с контуром циркуляции и распыления подогретого масла, что увеличивает габариты двигателя и усложняет его эксплуатацию. With the high reliability of such a system and a reduction in the time required for the engine to enter the operating mode, its disadvantage is increased complexity due to the installation of a special heater and an additional system with a circulation and spraying circuit for heated oil, which increases the dimensions of the engine and complicates its operation.

Известен также способ пуска двигателя при отрицательных температурах без предварительного подогрева с последующим прогревом его на холостом ходу на бензине с присадкой моторного масла. Для осуществления способа на транспортном средстве устанавливается дополнительный небольшой бачок со смесью бензина и минерального масла AC-5, взятых в соотношениях от 15:1 до 25:1, который через трехходовой кран включается в систему питания двигателя. При этом способе за несколько минут до остановки двигателя кран переключения баков ставят в положение подачи топлива из бачка со смесью, в результате чего карбюратор заполняется бензиномасляной смесью и следующий запуск двигателя происходит на указанной смеси. После пуска на бензиномасляной смеси и прогрева двигателя на холостом ходу с питанием этой же смесью кран переключается на подачу топлива из основного бака (см. Герш Г. "Пуск карбюраторных двигателей с присадкой масла" /Техника в сельском хозяйстве - 1963 - N2, с. 58 - 60). There is also known a method of starting the engine at low temperatures without preheating, followed by warming it up at idle on gasoline with the addition of engine oil. To implement the method on the vehicle, an additional small tank with a mixture of gasoline and mineral oil AC-5, taken in ratios from 15: 1 to 25: 1, which through a three-way valve is included in the engine power system, is installed. With this method, a few minutes before the engine stops, the tank switching valve is placed in the fuel supply position from the tank with the mixture, as a result of which the carburetor is filled with gas-oil mixture and the next engine start takes place on the specified mixture. After starting the petrol-oil mixture and warming up the engine at idle, powered by the same mixture, the valve switches to supplying fuel from the main tank (see Gersh G. "Starting carbureted engines with oil additives" / Agricultural Engineering - 1963 - N2, p. 58 - 60).

Недостатками запуска двигателя на бензино-минерально-масляной смеси с высоким содержанием масла и с последующим прогревом двигателя на этой же смеси на холостом ходу является то, что в холодном двигателе при запуске на бензиномасляной смеси возможен "заброс" свечей маслом, что приводит к затягиванию пуска и выхода двигателя на рабочий режим. The disadvantages of starting the engine on a gasoline-mineral-oil mixture with a high oil content and subsequent warming up of the engine on the same mixture at idle is that in a cold engine when starting on a gas-oil mixture it is possible to “throw” candles with oil, which leads to a delayed start and the output of the engine to operating mode.

Задачей изобретения является разработка способа ускоренного выхода двигателя транспортного средства на рабочий режим после запуска при отрицательных температурах окружающего воздуха и при минимальных доработках штатных двигателей мобильных транспортных средств, работающих в экстремальных условиях, в частности на пожарных машинах, когда на сбор и выезд автомобиля по тревоге норма времени составляет в зимнее время от 35 до 45 с (см. Нормативы по пожарно-строевой подготовке. Главное управление пожарной охраны МВД СССР - М: 1978, с. 6), а сокращением времени прибытия пожарных подразделений обеспечиваются минимальные человеческие жертвы и материальные потери на пожарах-авариях. The objective of the invention is to develop a method of accelerated exit of the vehicle engine to operating mode after starting at low ambient temperatures and with minimal modifications to the standard engines of mobile vehicles operating in extreme conditions, in particular fire engines, when the rate for vehicle collection and departure on alarm time in winter is from 35 to 45 s (see. Standards for fire drill training. Main Directorate of Fire Protection of the USSR Ministry of Internal Affairs - M: 1978, p. 6), and By the time of arrival of fire departments, minimum casualties and material losses in fire accidents are ensured.

Поставленная задача решается тем, что в способе ускорения выхода двигателя транспортного средства на рабочий режим, включающем запуск двигателя и послепусковой прогрев, запуск двигателя производят на расчетном топливе, а в период послепускового прогрева в цилиндры подают смесь топлива с присадкой моторного масла, причем послепусковой прогрев двигателя производят не на холостом ходу, а в процессе движения транспортного средства - приема нагрузки, а топливно-масляную смесь подают в цилиндры до прогрева двигателя и достижения температуры масла в поддоне картера 50...60^oC, после чего двигатель переводят на питание расчетным топливом.The problem is solved in that in the method of accelerating the vehicle’s engine output to the operating mode, including starting the engine and after-start warming up, the engine is started on the calculated fuel, and during the post-start warming up, a mixture of fuel with engine oil additive is supplied to the cylinders, and the engine starting up after the start-up they are produced not at idle, but in the process of vehicle movement - receiving a load, and the fuel-oil mixture is fed into the cylinders until the engine warms up and temperatures are reached Oil in the sump 50 ... 60 ^o C, after which the engine power is transferred to the calculated fuel.

Отношение топлива к моторному маслу в смеси, подаваемой в период послепускового прогрева в цилиндры, находится в пределах от 15:1 до 35:1 по объему компонентов, причем в смесь входят моторные минеральные либо синтетические или полусинтетические масла, а топливно-масляная смесь готовится путем предварительного механического смешивания компонентов и находится в отдельном бачке, подключенном к системе питания двигателя через переключающее устройство. The ratio of fuel to engine oil in the mixture supplied during the post-start-up period to the cylinders is in the range from 15: 1 to 35: 1 by volume of components, the mixture includes motor mineral or synthetic or semi-synthetic oils, and the fuel-oil mixture is prepared by preliminary mechanical mixing of the components and is located in a separate tank connected to the engine power system through a switching device.

Изобретение поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 представлена схема питания двигателя транспортного средства, оборудованного для ускоренного выхода на рабочий режим.The invention is illustrated in the drawing, where:
in FIG. 1 is a power diagram of a vehicle engine equipped for accelerated exit to an operating mode.

На фиг. 2 приведены графики подъема температур охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и смазочного масла в поддоне картера двигателя при испытаниях по предложенному способу (линии 1 и 3) и контрольные (кривые 2 и 4) в зависимости от пути, пройденного пожарным автомобилем. In FIG. Figure 2 shows the graphs of the temperature rise of the coolant in the cylinder block and lubricating oil in the oil pan during tests according to the proposed method (lines 1 and 3) and control (curves 2 and 4) depending on the path traveled by the fire truck.

На схеме (фиг. 1) показан двигатель 1 с системой подачи топлива 2, основной топливный бак 3, дополнительный бачок для топливно-масляной смеси 4 и переключающее устройство - трехходовой кран 5. The diagram (Fig. 1) shows an engine 1 with a fuel supply system 2, a main fuel tank 3, an additional tank for a fuel-oil mixture 4, and a switching device — a three-way valve 5.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Готовят топливно-масляную смесь, в частности, на основе бензина A-76 и моторного масла марки М8Б или аналогичного в соотношении от 15:1 до 35:1 в зависимости от ожидаемой температуры наружного воздуха. При температурах от плюс 5 до минус 5^oC используется смесь с более низким содержанием масла, при понижении температур количество масла увеличивается. Смесь готовят путем добавления масла к бензину с последующим механическим перемешиванием. Приготовленную смесь заливают в бачок 4 объемом порядка 4 - 5 л, при этом кран 5 стоит в положении питания из основного бака 3 (как на схеме). После чего транспортное средство (в частности, пожарный или автомобиль иной оперативной или специальной службы), дооборудованное для ускоренного выхода двигателя на рабочий режим, готово к работе.A fuel-oil mixture is prepared, in particular, on the basis of A-76 gasoline and M8B motor oil or similar in a ratio of 15: 1 to 35: 1, depending on the expected outdoor temperature. At temperatures from plus 5 to minus 5 ^o C, a mixture with a lower oil content is used, with decreasing temperatures the amount of oil increases. The mixture is prepared by adding oil to gasoline, followed by mechanical stirring. The prepared mixture is poured into the tank 4 with a volume of about 4 - 5 l, while the tap 5 is in the power position from the main tank 3 (as in the diagram). After that, the vehicle (in particular, a firefighter or a car of another operational or special service), retrofitted for the accelerated exit of the engine to operating mode, is ready for operation.

После получения сигнала тревоги (когда нет времени на прогрев двигателя на холостом ходу) водитель запускает двигатель 1 на расчетном топливе из бака 3 и переключает кран 5 на питание из бачка 4 топливно-масляной смесью, при этом в цилиндры ДВС 1 поступает топливо, обогащенное маслом (в виде топливно-масляной смеси) из бачка 4. При попадании в цилиндры топлива с присадкой моторное масло, содержащееся в смеси, смазывает зеркала цилиндров, и тем самым снижает потери мощности на преодоление сил трения в цилиндропоршневой группе, уплотняет зазоры между поршнями и гильзами цилиндров, повышая за счет этого компрессию, а следовательно, и крутящий момент и эффективную мощность, снимаемые с коленвала двигателя на таком неустановившемся режиме, как послепусковой прогрев, ускоряет выход силового агрегата на рабочий режим. After receiving an alarm (when there is no time to warm up the engine at idle), the driver starts the engine 1 on the estimated fuel from the tank 3 and switches the valve 5 to the power from the tank 4 with the fuel-oil mixture, while the fuel enriched oil enters the cylinders of the engine 1 (in the form of a fuel-oil mixture) from the tank 4. If fuel containing additives enters the cylinders, the engine oil contained in the mixture lubricates the cylinder mirrors, and thereby reduces the power loss to overcome the friction forces in the piston-cylinder group, and tightens the gaps between pistons and cylinder liners, thereby increasing compression, and consequently, torque and effective power, removed from the engine crankshaft in such an unsteady mode as post-start heating, accelerates the output of the power unit to the operating mode.

При достижении температуры смазочного масла в поддоне картера 50...60^oC, что соответствует завершению послепускового прогрева двигателя (примерно через 8 - 10 мин движения) кран 5 переключают в положение питания из основного бака 3 и автомобиль с двигателем, прогретым в режиме питания топливно-масляной смесью, продолжает движение на расчетном топливе.When the temperature of the lubricating oil in the oil pan is 50 ... 60 ^o C, which corresponds to the completion of post-start heating of the engine (after about 8 - 10 minutes of movement), the valve 5 is switched to the power position from the main tank 3 and the car with the engine heated up in power fuel-oil mixture, continues to move on the estimated fuel.

Экспериментальную проверку предложенного способа проводили на пожарной автоцистерне марки АЦ-40 (130) модель 63 Б (базовое шасси ЗИЛ-130). An experimental verification of the proposed method was carried out on a fire truck of the brand AC-40 (130) model 63 B (base chassis ZIL-130).

Система охлаждения двигателя была заправлена водой. Дополнительный бачок емкостью 5 л заправлен смесью в соотношении 25:1 бензина A-76 и моторного масла М8Б. The engine cooling system was charged with water. An additional 5 liter tank is filled with a mixture of 25: 1 A-76 gasoline and M8B engine oil.

В ходе сравнительных дорожных испытаний измерялись температуры масла в поддоне картера двигателя и охлаждающей жидкости в блоке цилиндров (до термостата). Для измерений использовались термометры манометрического типа марки ТКП-60/3 M с пределами измерений 0 - 120^oC и классом точности 2,5.During comparative road tests, oil temperatures were measured in the oil pan of the engine crankcase and coolant in the cylinder block (up to the thermostat). For measurements we used gauges of the gauge type TKP-60/3 M with measurement limits of 0 - 120 ^o C and accuracy class 2.5.

Путь, пройденный пожарным автомобилем (ПА), измерялся штатным спидометром. Время движения измерялось секундомером "Агат" 4295B с допустимой погрешностью при нормальных условиях за 10 мин длительности интервала работы +0,6 c. Температура наружного воздуха при экспериментах составила минус 5^oC.The path traveled by a fire engine (PA) was measured with a standard speedometer. The travel time was measured with an Agate 4295B stopwatch with an acceptable error under normal conditions for 10 minutes of an operation interval of +0.6 s. The outside temperature during the experiments was minus 5 ^o C.

В ходе испытаний моделировался типовой "ездовой" цикл движения ПА в городе со средней интенсивностью транспортного потока на горизонтальном участке дороги протяженностью 5,4 км, несколько модифицированном применительно к местным условиям (например, число остановок перед светофором с горящим красным сигналом на маршруте вместо 2 составляло в среднем от 6 до 9). During the tests, a typical "driving" PA traffic cycle was simulated in a city with an average traffic flow on a horizontal section of a road length of 5.4 km, slightly modified according to local conditions (for example, the number of stops in front of a traffic light with a red light on the route instead of 2 was on average from 6 to 9).

В качестве контрольного использовался этот же автомобиль на расчетном топливе в штатных режимах. As a control, the same car was used on the calculated fuel in normal conditions.

По результатам замеров температур охлаждающей жидкости и моторного масла были построены графики (фиг. 2). According to the results of measurements of the temperatures of the coolant and engine oil, graphs were constructed (Fig. 2).

Так, из кривых 2 и 4 следует, что при работе на расчетном топливе и общепринятом режиме движения температура масла в поддоне картера достигает 50^oC (выход на рабочий режим) через 3,75 км пробега, а температура воды в блоке цилиндров двигателя становится равной 80^oC после преодоления 1900 м. Чистое время прохождения ПА всего маршрута в контрольном варианте составило 13,55 мин, что соответствует средней скорости порядка 21,43 км/ч.So, from curves 2 and 4 it follows that when operating on rated fuel and in the generally accepted driving mode, the oil temperature in the oil pan reaches 50 ^o C (reaching the operating mode) after 3.75 km of run, and the water temperature in the engine block becomes 80 ^o C after overcoming 1900 m. The net transit time of the PA for the entire route in the control version was 13.55 minutes, which corresponds to an average speed of about 21.43 km / h.

При работе двигателя ПА после запуска (послепусковой прогрев) на бензиномасляной смеси (по предлагаемому способу) температура смазочного масла в поддоне достигает 50^oC уже через 2,85 км пробега (кривая 3), а вода в блоке (кривая) прогреется до 80^oC также быстрее - уже после пробега первых 1350 м. При этом весь маршрут был пройден за 12,83 мин. Следовательно, средняя скорость движения ПА составила 25,25 км/ч.When the PA engine is running after start-up (post-start heating) on a gasoline-oil mixture (according to the proposed method), the temperature of the lubricating oil in the pan reaches 50 ^o C after 2.85 km of run (curve 3), and the water in the block (curve) warms up to 80 ^o C is also faster - after the first 1350 m run. Moreover, the entire route was covered in 12.83 minutes. Therefore, the average PA speed was 25.25 km / h.

(Для сравнения: при прохождении ПА данного маршрута при полностью прогретых силовым и других агрегатах была достигнута средняя скорость 28,05 км/ч). (For comparison: the average speed of 28.05 km / h was achieved when passing through this route with fully warmed up power and other units.

Таким образом, применение данного способа ускоряет прогрев двигателя в целом в 1,3 раза (на 30%), сократился пробег пожарного автомобиля до достижения температуры смазочного масла в поддоне 50^oC, аналогично охлаждающей жидкости в блоке до 80^oC - в 1,4 раза (на 40%).Thus, the application of this method accelerates the warming up of the engine as a whole by 1.3 times (by 30%), the fire truck’s mileage decreased to the temperature of the lubricating oil in the pan of 50 ^o C, similarly to the coolant in the block to 80 ^o C - 1 4 times (40%).

Предложенный способ ускоренного выхода транспортного средства на режим нагрузок, как показали испытания, технически осуществим, является эффективным и может найти применение на аварийных дизель-генераторах и на транспортных средствах оперативных и специальных служб, в частности на пожарных автомобилях при их эксплуатации в условиях отрицательных температур окружающего воздуха, при этом дополнительные затраты на дооборудование автомобиля и на приготовление топливно-масляной смеси предложенного состава многократно окупятся в первый же зимний сезон. Technically feasible, the proposed method for the vehicle’s accelerated exit to the load mode, as shown by tests, is effective and can be used on emergency diesel generators and on vehicles of operational and special services, in particular, fire trucks when they are operating in conditions of negative ambient temperatures air, while the additional costs of retrofitting the car and preparing the fuel-oil mixture of the proposed composition will pay off many times in the first the winter season.

Claims

1. A method of accelerating a vehicle’s engine output to operating mode, including starting the engine and post-start heating, characterized in that the engine is started using the calculated fuel, and during the post-start heating, a mixture of fuel with engine oil is added to the cylinders, and the engine is post-start heating not at idle, but in the process of vehicle movement - load reception, and the fuel-oil mixture is fed into the cylinders until the engine warms up and the oil temperature in the pan is reached Artera 50 - 60 ^o C, after which the engine power is transferred to the calculated fuel.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of fuel to engine oil in the mixture supplied during post-heating to the cylinders is in the range from 15: 1 to 35: 1 by volume of the components, the motor mineral or synthetic or semi-synthetic oils, and the fuel-oil mixture is prepared by preliminary mechanical mixing of the components and is located in a separate tank connected to the engine power system through a switching device.