СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01P3/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано на судах речного и морского транспорта для стабилизации температуры охлаждающей жидкости во всем диапазоне режимов работы двигателя.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая внутренний контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающей полости охлаждения двигателя, трехходовой кран с приводом вращения пробки, жидкостно-жидкостной теплообменник, выполненный в виде электротермоохладителя с теплообмениками горячих и холодных спаев, и циркуляционный насос, внешний контур циркуляции охлаждающего теплоносителя, подсоединенный к внутреннему контуру через жидкостно-жидкостной теплообменник и датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный во внутреннем контуре циркуляции охлаждающей жидкости между полостями охлаждения двигателя и трехходовым краном, подключенный к электротермоохладителю (Авт. св. СССР N 1442681, МПК F 01 P 3/20, 2986).

Недостаток известной системы заключается в недостаточной надежности.

Задачей изобретения является повышение надежности.

Поставленная задача решается тем, что система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая внутренний контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий полости охлаждения двигателя, трехходовой кран с приводом вращения пробки, жидкостно-жидкостной теплообменник, выполненный в виде электротермоохладителя охладителя с теплообменниками горячих и холодных спаев, и циркуляционный насос, внешний контур циркуляции охлаждающего теплоносителя, подсоединенный к внутреннему контуру через жидкостно-жидкостной теплообменник, и датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный во внутреннем контуре циркуляции охлаждающей жидкости между полостями охлаждения двигателя и трехходовым краном подключенный к электротермоохладителю, причем система снабжена блоком регулирования температуры, привод трехходового крана выполнен электрическим, и подсоединен к блоку регулирования температуры, а датчик температуры подключен к электротермоохладителю через блок регулирования температуры.

Кроме того, трехходовой кран может быть снабжен по меньшей мере двумя герконами отключения привода, а в его пробке на уровне герконов установлен магнит.

На фиг. 1 представлена схема системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 структурная схема трехрежимного блока автоматического регулирования температуры системы охлаждения и электротермоохладителя, на фиг. 3 принципиальная электрическая схема трехрежимного автоматического регулирования температуры системы охлаждения при помощи трехходового крана и электротермоохладителя, на фиг. 4 пробка трехходового крана с магнитом, на фиг. 5 корпус трехходового крана с герконами.

Система жидкостного охлаждения двигателя включает (фиг. 1) первый контур А охлаждения двигателя, состоящий из рубашки охлаждения двигателя 1, циркуляционного насоса 2, датчика температуры 4, трехходового крана (корпус) 5, соединенного при помощи механической связи 8 с электродвигателем 7, трехрежимного блока 9 автоматического регулирования температуры системы охлаждения, расширительного бака 10, второй контур Б, состоящий из теплообменника 3, циркуляционного насоса 11, кингстона 13. Датчик температуры 4 и электродвигатель 7 соединены с трехрежимным блоком автоматического регулирования температуры 9. Изменения температуры охлаждающей жидкости в виде напряжения от датчика температуры 4 поступают на трехрежимный блок 9 автоматического регулирования температуры.

Жидкостно-жидкостной теплообменник 3 (водо-водяной холодильник) имеет три емкости В, Г, Д. Между емкостями В и Г предусмотрен электротермоохладитель 12. В емкости Д происходит теплообмен между охлаждающей жидкостью первого контура и вторым контуром, например, при Тж.1к.≥ 60^oC. В емкости В происходит теплообмен между холодной стороной электротермоохладителя 12 и охлаждающей жидкостью первого контура, например, Тж.1к.≥ 80^oC. Через емкость Г проходит жидкость второго контура и происходит теплообмен между горячей стороной электротермоохладителя 12 и охлаждающей жидкостью второго контура при работе электротермоохладителя 12.

Трехрежимный блок 9 автоматического регулирования температуры системы охлаждения (фиг. 1) включает (фиг. 2) датчик температуры 4, блок сравнения 14, промежуточные блоки управления 15 при Тж.1к. ≅ 60^oC, 16 при Тж.1к. 60^oC, 17 при Тж.1к. ≥ 80^oC, электротермоохладитель 12, цепь управления электродвигателем 18, источник питания 19, электродвигатель 7 с механической связью 8, трехходовой кран (корпус) 5 с пробкой 6.

В существующей пробке 6 трехходового крана (фиг. 4) меняют конструкцию следующим образом. В пробке, имеющей два паза L, M выполняют паз N, расположенный под углом 90^o к пазу L. Благодаря такой конструкции обеспечивается перераспределение охлаждающей жидкости первого контура из двигателя через пазы L, N пробки крана непосредственно на двигатель 1 при Тж.1к. ≅ 60^oC и повернув на 90^o по часовой стрелке через пазы M, N охлаждающую жидкость первого контура направляют на теплообменник 3 (фиг. 3, 4) при Тж.1к. ≥ 60^oC.

Для управления работой электродвигателя 7 (включения и выключения для поворота пробки, фиг. 5) в корпусе трехходового крана 5 предусматриваются магнитоуправляемые контакты герконы 65 и 67, а в пробке 6 устанавливается магнит 77 (фиг. 4 и 5). В корпусе трехходового крана выполняется отверстие, в верхней части отверстия выполняется резьба. Геркон 67 вставляется в указанное отверстие с помощью пробки 78, отверстие с герконом закрывается.

В пробке 6 трехходового крана выполняется паз, куда вставляется магнит 77 (фиг. 4).

При вращении (повороте) пробки на 90^o магнит 77 уходит, например, от геркона 65 и подходит к геркону 67. Магнитное поле проходя через бронзовый корпус 5 трехходового крана к геркону 67 производит замыкание геркона 67, при этом геркон 65 размыкается.

Принципиальная электрическая схема трехрежимного блока автоматического регулирования температуры системы охлаждения ( фиг. 3) включает терморезистор 20, компараторы 30, 31, 32, стабилитроны 21, 22, 40, 42, 44, 73, 76, транзисторы 46, 49, 52, 55, 58, 61, светодиоды 45, 51, 57, тиристорные оптроны 54, 60, 64, 69 и силовой тиристорный оптрон 48, электротермоохладитель 12, конденсаторы 63, 66, 72, 75, дроссели 68, 70, герконы 65, 67 и резисторы 23, 24, 25, 26, 27, 28, 39, 41, 43, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 71, 74, электродвигатель 7 с механической связью 8, трехходовой кран 5 с пробкой 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При неработающем двигателе питание на блок управления 9 (фиг. 1) не поступает, электротермоохладитель 12 не работает.

После запуска двигателя, система охлаждения двигателя начинает работать, включается трехрежимный блок 9 регулирования системы охлаждения.

В качестве датчика температуры применен терморезистор 20, включенный в схему между делителем напряжения (резисторы 23, 24, 29). Резистором 23 устанавливают точку диапазона регулирования режимов системы охлаждения (фиг. 3). Изменения температуры охлаждающей жидкости вызывают напряжения в датчике температуры 4, которое поступает на входы компараторов, а компараторы принимают необходимый режим системы охлаждения.

При этом: (фиг. 3)
1. Если Тж. 1к. 60^oC, то срабатывает компаратор 32, который открывает транзисторные ключи 58,61. При открытии транзистора 58 зажигается индикация светодиода 57, а также открывается транзистор 61, от которого зажигаются светодиоды тиристорного оптрона 64 и 69.

Источник питания электродвигателя 7 подключен через мост тиристорных оптронов, который открывает источник питания плюс и минус полярности и приводится во вращение двигатель. После поворота на 90^o геркон 67 разрывает цепь питания тиристорного оптрона 69 и электродвигатель 7 останавливается. Геркон 65 замыкается и подготавливает тиристорный оптрон 64. При этом (фиг. 4) пробка 6 трехходового крана 5 (фиг. 5) откроет проход охлаждающей жидкости на двигатель 1, минуя теплообменник 3 (фиг. 1).

II. Если Тж.1к. ≥ 60-80^oC, то срабатывает компаратор 31, который открывает транзисторные ключи 52, 55, при этом гаснет светодиод 57, отключает тиристорный оптрон 60, зажигается светодиод 57. Транзисторный ключ 55 открывает тиристорные оптроны 54, 64. Тиристорный оптрон 54 открывает питание от плюс источника питания, тиристорный ключ 64 открывает от минус источника питания. Происходит вращение двигателя в обратную сторону. Геркон 65 разрывает цепь тиристорного оптрона 64 и электродвигатель 7 останавливается. Геркон 67 подготавливается к первому режиму, т. е. замыкается, подает плюс от источника питания к тиристорному оптрону 69. При этом трехходовой кран 5 направляет охлаждающую жидкость первого контура на теплообменник 3 (фиг. 1).

III. При Тж.1к. ≥ 80^oC срабатывает компаратор 30, который открывает транзисторные ключи 46, 49, светодиод 45 и открывается силовой тиристорный оптрон 48, который подает питание на электротермоохладитель 12. При этом отключается индикация светодиода 57 тиристорного оптрона 54. Электротермоохладитель 12 (фиг. 1) холодной стороной в емкости В теплообменника 3 отбирает тепло от жидкости первого контура и охлаждает ее. Горячая сторона электротермоохладителя 12 в емкости 7 охлаждается жидкостью второго контура.

При понижении Тж.1к. ≅ 80^oC устройство переходит на второй режим охлаждения, при этом электротермоохладитель 12 прекращает свою работу, гаснет светодиод 45 и тиристорный оптрон 48.

Таким образом, данное устройство позволяет оптимизировать систему охлаждения двигателя при работе на разных режимах и в условиях низких и высоких температур окружающего воздуха, которое дает возможность поддерживать хорошее сгорание топлива и снижать изнашивание деталей двигателя, что дает экономию топлива и экономичность работы двигателя.

Использование: системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит внутренний контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий полости охлаждения двигателя, трехходовой кран с приводом от электродвигателя, теплообменник, выполненный в виде электротермоохладителя с теплообменниками горячих и холодных спаев и циркуляционный насос. Внешний контур циркуляции охлаждающего теплоносителя подключен к внутреннему контуру через теплообменник. Система снабжена датчиком температуры охлаждающей жидкости, подключенным к электротермоохладителю через блок регулирования температуры. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая внутренний контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий полости охлаждения двигателя, трехходовой кран с приводом вращения пробки, жидкостно-жидкостной теплообменник, выполненный в виде электротермоохладителя с теплообменниками горячих и холодных спаев, и циркуляционный насос, внешний контур циркуляции охлаждающего теплоносителя, подсоединенный к внутреннему контуру через жидкостно-жидкостной теплообменник, и датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный во внутреннем контуре циркуляции охлаждающей жидкости между полостями охлаждения двигателя и трехходовым краном подключенный к электротермоохладителю, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена блоком регулирования температуры, привод трехходового крана выполнен электрическим и подсоединен к блоку регулирования температуры, а датчик температуры подключен к электротермоохладителю через блок регулирования температуры. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что трехходовой кран снабжен по меньшей мере двумя герконами отключения привода, а в его пробке на уровне герконов установлен магнит.