СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01P3/18 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с наддувом.

Известна система охлаждения наддувочного воздуха ДВС [1, c.294, рис. 257b] содержащая агрегат наддува, охладитель наддувочного воздуха в виде водовоздушного теплообменника, водяной насос, охладитель воды в виде воздуховодяного теплообменника, а также вентилятор с приводом.

Недостатками этой системы охлаждения наддувочного воздуха ДВС являются большая металлоемкость и низкая надежность, обусловленные наличием водовоздушного теплообменника охлаждения наддувочного воздуха и воздуховодяного теплообменника охлаждения охлаждающей воды.

Наиболее близким техническим решением является система охлаждения наддувочного воздуха тепловозного дизеля [2, с.190-191, рис.119 и с.194, рис.120] содержащая агрегат наддува с компрессором, охладитель наддувочного воздуха в виде водовоздушного теплообменника, воздухопровод, соединяющий агрегат наддува с выпускным коллектором двигателя, а также охладитель воды и вентилятор с приводом.

Недостатками известной системы охлаждения наддувочного воздуха ДВС являются большая металлоемкость и низкая надежность, обусловленная наличием теплообменников охлаждения наддувочного воздуха и охлаждающей воды.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости и повышение надежности системы.

Задача решается в системе охлаждения наддувочного воздуха, содержащей агрегат наддува с компрессором, охладитель наддувочного воздуха и воздухопровод, соединяющий агрегат наддува с впускным коллектором двигателя.

Согласно изобретению охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде форсунки для впрыска и распределения воды, установленной на воздухопроводе между агрегатом наддува и впускным коллектором двигателя, и в системе дополнительно установлены плунжерный водяной насос высокого давления, соединенный с валом двигателя с возможностью отключения от него, датчик температуры наддувочного воздуха, задатчик скорости вращения вала двигателя и автоматический орган управления подачей воды к форсунке.

При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технические результаты.

1. Устранение водовоздушного теплообменника охлаждения наддувочного воздуха и холодильника охлаждения воды, охлаждающей наддувочный воздух.

Этот результат является следствием того, что охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде форсунки, установленной на воздухопроводе между агрегатом наддува и впускным коллектором двигателя и осуществляющей впрыск воды в наддувочный воздух, подаваемый агрегатом наддува. Вода, поступающая из форсунки в расплавленном виде, в наддувочном воздухе испаряется и снижает его температуру.

Устранение водовоздушного теплообменника и холодильника воды снижает расход металла, в том числе цветного, на изготовление системы охлаждения наддувочного воздуха и повышает надежность системы.

2. Устранение вентилятора с приводом, подающего воздух для обдува холодильника воды. Этот результат является следствием устранения холодильника.

На чертеже изображена принципиальная схема системы охлаждения наддувочного воздуха ДВС.

Система охлаждения наддувочного воздуха двигателя 1 содержит агрегат наддува 2 с компрессором 3, воздухопровод 4, соединяющий компрессор 3 с впускным коллектором 5 двигателя 1, и охладитель наддувочного воздуха, выполненный в виде форсунки 6 для впрыска и распыления воды, установленной на воздухопроводе 4 между агрегатом наддува 2 и впускным коллектором 5 двигателя 1.

В системе дополнительно установлены плунжерный водяной насос 7, датчик 8 температуры наддувочного воздуха, задатчик 9 скорости вращения вала двигателя 1 и автоматический орган управления (АОУ) 10 подачей воды к форсунке 6.

Плунжерный водяной насос 7 соединен трубопроводом 11 с форсункой 6 и трубопроводом 12 с водяным баком 13 и с помощью управляемой муфты 14 связан с валом двигателя 1 (на чертеже связь не показана) с возможностью отключения от него. На трубопроводе 12 размещен запорный клапан 15.

Датчик 8 температуры наддувочного воздуха установлен на воздухопроводе 4 между компрессором 3 и форсункой 6. Датчик 8 температуры наддувочного воздуха и задатчик 9 скорости вращения вала двигателя 1 подключены к АОУ 10.

Система охлаждения наддувочного воздуха работает следующим образом.

Атмосферный воздух компрессором 3 агрегата наддува 2 сжимается и по воздухопроводу 4 подается во впускной коллектор 5 двигателя 1. Температура наддувочного воздуха измеряется датчиком 8, сигнал от которого подается в АОУ 10.

Для охлаждения наддувочного воздуха при его температуре выше допустимой по сигналу датчика 8 АОУ 10 включает управляемую муфту 14, соединяя вал плунжерного насоса 7 с валом двигателя 1, и открывает запорный клапан 15.

Вода из бака 13 поступает в плунжерный насос 7 и по трубопроводу 11 под высоким давлением подается в форсунку 6. Вода форсункой 6 в распыленном виде впрыскивается в наддувочный воздух и в нем испаряется, отбирая от него теплоту, в результате чего температура наддувочного воздуха снижается. Цикловая подача воды к форсунке 6 регулируется положением рейки плунжерного насоса 7, которое изменяется АОУ 10 по сигналу задатчика 9 скорости вращения вала двигателя.

При температуре наддувочного воздуха ниже допустимой его охлаждения прекращают. По сигналу датчика 8 АОУ 10 выключает управляемую муфту 14, отсоединения вал плунжерного насоса 7 от вала двигателя 1, и закрывает запорный клапан 15.

При этом плунжерный насос 7 отключается и вода форсункой 6 в наддувочный воздух не подается.

Источники информации
1. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под общ.ред. А.С.Орлина и М.Г.Круглова. М. Машиностроение, 1985, с. 456.

2. Малинов М.С. Куликов Ю.А. и Черток Е.Б. Охлаждающие устройства тепловозов. М. Машгиз, 1962, с.260.

Использование: в машиностроении, а именно в двигателестроении. Сущность изобретения: система содержит агрегат наддува и охладитель наддувочного воздуха. Охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде форсунки для впрыска и распыления воды, установленной на воздухопроводе между агрегатом наддува и впускным коллектором двигателя. Изобретение обеспечивает устранение водовоздушного и воздуховодяного теплообменников, а также вентилятора с приводом. 1 ил.

Система охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащая агрегат наддува с компрессором, охладитель наддувочного воздуха и воздухопровод, соединяющий агрегат наддува с выпускным коллектором двигателя, отличающаяся тем, что охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде форсунки для впрыска и распыления воды, установленной на воздухопроводе между агрегатом наддува и впускным коллектором двигателя, в системе дополнительно установлены плунжерный водяной насос высокого давления, соединенный с валом двигателя с возможностью отключения от него, датчик температуры наддувочного воздуха, задатчик скорости вращения вала двигателя и автоматический орган управления подачи воды к форсунке.