СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F01P3/22 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам жидкостного охлаждения втулок и крышек цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Известна система испарительного охлаждения V-образного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая зарубашечное пространство втулки цилиндра, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара с контуром отвода тепла, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки цилиндра, датчики уровня охлаждающей жидкости в крышке цилиндра, водяной насос с приводом для перекачки конденсата или пополнения из компенсационного бачка, регулируемые запорные клапаны, установленные на трубопроводах подачи конденсата или охлаждающей жидкости из компенсационного бачка в зарубашечное пространство втулки цилиндра, автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и приводом насоса [1] .

Недостаток описанной системы охлаждения заключается в большой металлоемкости из-за наличия корпуса конденсатора, водяного насоса с приводом, парового и водяного трубопроводов.

Наиболее близким техническим решением, к предлагаемому выбранным в качестве прототипа, является система охлаждения ДВС, содержащая зарубашечное пространство втулки цилиндра с контуром отвода тепла, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара, установленный во внутренней полости крышки и расположенный над охлаждающей жидкостью, контур отвода тепла от конденсатора пара, включающий радиатор охлаждающей жидкости, вентилятор обдува радиатора с регулятором потока воздуха и насос охлаждающей жидкости, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки, датчики уровня жидкости и давления пара во внутренней полости крышки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулируемые запорные клапаны, одна из которых установлен на трубопроводе, соединяющем компенсационный бачок с внутренней полостью крышки, другой - на входе в конденсатор пара, и автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и регулятором потока воздуха [2] .

Недостатком известной системы охлаждения ДВС является большая металлоемкость из-за низкой температуры охлаждающей жидкости в контуре охлаждения втулки цилиндра, а также из-за наличия двух контуров охлаждения с трубопроводами, радиаторами и насосами охлаждающей жидкости.

Целью изобретения является снижение металлоемкости.

Поставленная цель достигается в системе охлаждения ДВС, содержащей зарубашечное пространство втулки цилиндра, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара, установленный во внутренней полости крышки и расположенный над охлаждающей жидкостью, контур отвода тепла от конденсатора пара, включающий радиатор охлаждающей жидкости, вентилятор обдува радиатора с регулятором потока воздуха и насос охлаждающей жидкости, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки, датчики уровня жидкости и давления пара во внутренней полости крышки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулируемые запорные клапаны, один из которых установлен на трубопроводе, соединяющем компенсационный бачок с внутренней полостью крышки, другой - на входе в конденсатор пара, и автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и регулятором потока воздуха.

Согласно изобретению зарубашечное простpанство втулки соединено с конденсатором пара и дополнительно подключено через регулируемый запорный клапан к радиатору контура отвода тепла от конденсатора пара, при этом датчик температуры охлаждающей жидкости установлен между зарубашечным пространством втулки и конденсатором пара.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

В результате исследований не были обнаружены в науке и технике решения со сходными признаками, что позволило сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема системы охлаждения ДВС.

Система охлаждения ДВС содержит зарубашечное пространство 1 втулки 2 цилиндра, внутреннюю полость 3 крышки 4 цилиндра, конденсатор 5 пара, контур отвода тепла от конденсатора 5, компенсационный бачок 6, датчики уровня жидкости 7, давления пара 8 и температуры охлаждающей жидкости 9, регулируемые запорные клапаны 10 и 11 и автоматический орган управления 12.

Контур отвода тепла от конденсатора 5 пара включает радиатор 13 охлаждающей жидкости, вентилятор 14 обдува радиатора 13 с регулятором 15 потока воздуха в виде задатчика частоты вращения вентилятора и насос 16 охлаждающей жидкости.

Вход радиатора 13 охлаждающей жидкости соединен трубопроводом 17 с выходом конденсатора 5 пара, а выход - трубопроводом 18 с входом зарубашечного пространства 1. Насос 16 установлен на трубопроводе 18.

Внутренняя полость 3 крышки 4 цилиндра частично заполнена охлаждающей жидкостью, уровень которой контролируется датчиком 7.

Конденсатор 5 пара установлен во внутренней полости 3 крышки 4 и расположен над охлаждающей жидкостью.

Компенсационный бачок 6 соединен с внутренней полостью 3 крышки 4 паровым трубопроводом 19 и трубопроводом 20 подачи охлаждающей жидкости. На трубопроводах 19 и 20 установлены соответственно датчики давления пара и регулируемый запорный клапан 10.

Выход зарубашечного пространства 1 втулки 2 соединен трубопроводом 21 через регулируемый запорный клапан 11 с конденсатором 5 пара. Зарубашечное пространство 1 втулки 2 дополнительно подключено трубопроводом 22 через регулируемый запорный клапан 23 к трубопроводу 17 и радиатору 13 контура отвода тепла от конденсатора 5.

На трубопроводе 21 между зарубашечным пространством 1 и конденсатором 5 установлен датчик 9 температуры охлаждающей жидкости.

Датчики 7-9, регулируемые запорные клапаны 10, 11 и 23 и регулятор 15 потока воздуха подключены к автоматическому органу управления 12.

Система охлаждения ДВС работает следующим образом.

При запуске двигателя давление пара во внутренней полости 3 крышки 4 отсутствует. По сигналу датчика 8 давления пара автоматический орган управления 12 закрывает регулируемый запорный клапан 11 на трубопроводе 21 и открывает регулируемый запорный клапан 23 на трубопроводе 22.

Охлаждающая жидкость, подаваемая насосом 16 по трубопроводу 18, проходит через зарубашечное пространство 1 втулки 2 и по трубопроводам 21 и 22 без захода в конденсатор 5 пара перепускается по трубопроводу 17 в радиатор 13. Это обеспечивает быстрый прогрев днища крышки 4 и охлаждающей жидкости во внутренней полости 3 крышки 4.

С появлением кипящего слоя на границе между охлаждающей жидкостью и днищем крышки 4 начинается интенсивное образование пара и его давление во внутренней полости 3 повышается. При достижении расчетного давления датчик 8 давления пара подает сигнал на автоматический орган управления 12, который открывает регулируемый запорный клапан 11 на трубопроводе 21 и закрывает регулируемый запорный клапан 23 на трубопроводе 22, что обеспечивает протекание охлаждающей жидкости через конденсатор 5 парпа и отвод тепла от него. С изменением температуры охлаждающей жидкости датчик 9 температуры подает сигнал на автоматический орган управления 12, который через регулятор 15 подачи воздуха воздействует на частоту вращения вентилятора 14 и поддерживает расчетное значение температуры охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве 1 втулки 2.

Уровень охлаждающей жидкости во внутренней полости 3 крышки 4 поддерживается компенсационным бачком 6. При утечке жидкости из полости 3 датчик 7 уровня подает сигнал на автоматический орган управления 12, который открывает запорный клапан 10 на трубопроводе 20 и жидкость из компенсационного бачка 6 частично перетекает в полость 3 крышки 4. При достижении расчетного значения уровня жидкости в полости 3 по сигналу датчика 7 автоматический орган управления 12 закрывает запорный клапан 10.

Соединение зарубашечного пространства втулки трубопроводами с конденсатором пара и перепускной трубой, снабженной регулируемым запорным клапаном, с радиатором и установка датчика температуры охлаждающей жидкости на трубопроводе, соединяющей зарубашечное пространство втулки с конденсатором пара, обеспечивают.

а) снижение металлоемкости, обусловленное уменьшением размеров радиатора из-за повышения температуры охлаждающей жидкости в конденсаторе, а также за счет уменьшения длины трудопроводов и числа насосов охлаждающей жидкости в связи с введением одноконтурной системы охлаждения;
б) снижение износа втулки цилиндра, обусловленное поддержанием оптимального уровня температуры охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве втулки.

в) быстрый прогрев днища крышки при пуске двигателя, обеспечиваемый перепуском охлаждающей жидкости мимо конденсатора пара, а в результате снижение расхода топлива и повышение экологичности работы дизеля.

(56) 1. Патент США N 4656974, кл. F 01 P 3/22, опубл. 1987.

2. Патент США N 4627397, кл. F 01 P 3/22, опублик. 1986.

Сущность изобретения: зарубашечное пространство 1 втулки 2 цилиндра соединено с конденсатором 5 пара, установленным в крышке 4 цилиндра над охлаждающей жидкостью, частично заполняющей внутреннюю полость 3 крышки 4. Зарубашечное пространство 1 втулки 2 дополнительно подключено через регулируемый запорный клапан 23 к радиатору 13 контура отвода тепла от конденсатора 5 пара. Датчик 9 температуры охлаждающей жидкости установлен между зарубашечным пространством 1 втулки 2 и конденсатором 5. 1 ил.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая зарубашечное пространство втулки цилиндра, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара, установленный во внутренней полости крышки и расположенный над охлаждающей жидкостью, контур отвода тепла от конденсатора пара, включающий радиатор охлаждающей жидкости, вентилятор обдува радиатора с регулятором потока воздуха и насос охлаждающей жидкости, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки, датчики уровня жидкости и давления пара, установленные во внутренней полости крышки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулируемые запорные клапаны, один из которых размещен в трубопроводе, соединяющем компенсационный бачок с внутренней полостью крышки, а другой - на входе в конденсатор пара, и автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и регулятором потока воздуха, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости, зарубашечное пространство втулки соединено с конденсатором пара и дополнительно подключено через один из регулируемых запорных клапанов к радиатору контура отвода тепла от конденсатора пара, причем датчик температуры охлаждающей жидкости установлен между зарубашечным пространством втулки и конденсатором пара.