УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01P3/22 

Изобретение относится к автотракторному машиностроению и может быть применено для охлаждения цилиндров двигателя.

Известно устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания [1] включающее водяную рубашку головки и блока цилиндров, радиатор, верхний и нижний соединительные патрубки, водяной насос и вентилятор.

При работе двигателя водяной насос создает круговую циркуляцию воды, омывает ею станки цилиндров и камеру сжатия смеси, охлаждая двигатель.

Недостаток выше описанного устройства заключается в сложности системы водяного охлаждения.

Известно также устройство для воздушного охлаждения двигателя марки "КАМАЗ-5320", в котором гильзы и головки цилиндров оребрены, а ребра охлаждения принудительно омываются потоком сжатого воздуха [2]
Недостаток указанной системы воздушного охлаждения заключается в оребрении наружных стенок цилиндров, большая площадь которых увеличивает габариты двигателя.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности отвода тепла от стенок цилиндров двигателя из зоны повышенного теплового нагрева.

Указанная цель достигается тем, что отвод тепла из зоны повышенного нагрева цилиндров проводят действием термосифонных трубок (термосифонов), а указанные термосифоны размещают в станки цилиндров и головку блока двигателя.

На фиг.1 показан разрез А-А на фиг.2, в станках которой (и головке блока) помещены термосифонные трубки, соединенные между собой пластинчатым радиатором, а радиатор размещен в зоне течения теплоносителя; на фиг.2 Б-Б на фиг.1.

Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания (фиг.1) включает в себя термосифонные трубки 1, равномерно рассредоточенные в стенках гильзы 2 (фиг.2), например, методом литья, и соединены в верхней части друг с другом радиаторными пластинами (далее -радиатор), выполненными из теплоемкого материала, например пластинчатой меди, и помещенными в полость 4 течения теплоносителя, например воздушного потока взаимодействующего с пневмонагнетателем 6.

При нагреве стенок гильз 2 последние отдают тепло термосифонным трубкам 1, в которых теплоемкая жидкость 7, например дистиллированная вода, помещенная в полость указанных трубок под вакуумом, легко вскипает и парами переносит тепло в радиатор 3. В нем пары теплоемкой жидкости конденсируются, стекают по стенкам термосифонных трубок 1 в их основание, вновь нагреваются, в том числе и по пути следования в основание каждой трубки, отнимая тепло от стенок 2 гильзы и очередным путем испаряясь, отдают тепло радиатору 3, обдуваемому пневмонагнетателем 6.

При повышении температуры в стенках гильзы 2 (фиг.1) в полостях термосифонных трубок 1, под действием вакуума легко закипает и испаряется жидкость 7 и пары, отнимая тепло от стенок гильзы 2, переносят это в верхнюю часть каждой трубки, а те присоединены к теплоемким радиаторным пластинам 3. Последние отнимают тепло от термосифонных трубок и, охлаждаясь течением воздушного потока 5 в полости 4 действием пневмонагнетателя 6, тем самым охлаждают двигатель. Таким образом конденсат паров теплоносителя термосифонных трубок вновь стекает в основание каждой из указанных трубок, по пути аналогично испаряется до парообразного состояния, пары, отнимая тепло стенок цилиндров, переносят его в зону охлаждения радиатора 1, конденсируются и цикл повторяется. При этом, термосифонные трубки размещают не только в стенках гильз, но и в головке блока двигателя (не показано) и, чем выше температура термонапряженного участка, тем интенсивнее идет процесс отдачи тепла термосифонными трубками потоку сжатого воздуха.

Способ работы устройства, включающий отвод тепла из зоны нагрева цилиндров, представляет собой отвод указанного тепла действием термосифонных трубок, а термосифонные трубки размещают в стенки цилиндров и головку блока цилиндров (в зону наибольшего нагрева камеру воспламенения рабочей смеси).

Характерной особенностью термосифонных трубок, применяемых в предлагаемом устройстве для охлаждения двигателя, является размещение в их полости под вакуумом теплоемкой жидкости, например дистиллированной воды. При минимальном остатке в каждой трубке свободного кислорода стенки указанных трубок длительное время не разрушаются от коррозии, а дистиллированная вода под действием вакуума легко испаряется и парами переносит тепло вдоль стенок термосифонных трубок в верхнюю их часть, соединенную с радиаторными пластинами, которые легко воспринимают тепло и отдают это подвижному теплоносителю, например потоку сжатого воздуха. В таком виде термосифонные трубки легко размещаются в зону наиболее термонапряженных участков и своей небольшой толщиной армируют детали, например гильзы цилиндров и головку блока двигателя.

Поскольку каждая из термосифонных трубок обладает гибкостью, ее легко подвести в самый отдаленный (и перегреваемый) участок двигателя, а, взаимодействуя с потоком сжатого воздуха, пары трубок легко отдают тепло радиаторным пластинам, конденсируются и при очередном испарении интенсивно отнимают тепло нагретых деталей, качественно их охлаждая.

Следует сказать, что термосифонные трубки могут размещаться в массе деталей как при их изготовлении, например при литейном производстве, так и при их размещении в специальные каналы, заполненные термостойкой жидкостью, например, моторным маслом. Высокая степень смачивания маслом станок указанных каналов обеспечивает возможность интенсивного отбора тепла от деталей двигателя и передачи этим же путем холода от термосифонных трубок к упомянутым деталям. Такое размещение термосифонных трубок существенно упрощает конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Так, неоребренные гильзы (фиг.2) можно приблизить одна к другой на минимальное расстояние, обеспечив возможность отбора ими тепла как из полости цилиндра, так и из полости картера для охлаждения моторного масла, а приближением гильз друг к другу можно сократить длину коленчатого вала, а с ним длину двигателя. При этом нужно признать что, охлаждение двигателя сжатым воздухом наиболее экономично в сравнении с охлаждением водяным, а отвод тепла из зоны нагрева цилиндров и головки блока посредством термосифонных трубок на порядок упрощает сам процесс такого охлаждения при минимуме затрат на конструирование взаимодействующих деталей.

Кроме того, известно, насколько сложно отопить пассажирские салоны транспортных средств, в том числе поездов, в то время как из выхлопных труб тягачей выбрасывается колоссальное количества тепла и без пользы рассеивается в окружающем пространстве. Поэтому легко предположить, что отвод тепла от выхлопной трубы в салон, например, автобуса с помощью набора термосифонных трубок, соединенных пластинчатым радиатором, существенно сэкономит топливо и энергию двигателя, а удобство такого отвода бесспорно. Вместе с тем, пластинчатый радиатор, взаимодействующий с термосифонными трубками, можно выполнить большой площади, что повышает качество и интенсивность отбора тепла от указанных трубок. Кроме того, с уменьшением толщины каждой из термосифонных трубок увеличивается их число в стенках гильзы (головка блока), в результате чего повышается качество и скорость теплообмена взаимодействующих сред- металл-воздух.

Предлагаемое устройство и способ его работы конструктивно и технологически просты и надежны в работе.

Использование: в машиностроении и может быть применено для охлаждения цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания включает головку блока и цилиндры, взаимодействующие с теплоносителем, при этом элементами взаимодействия цилиндров с теплоносителем являются термосифонные трубки, размещенные в стенках цилиндров и головке блока, выступают над головкой блока цилиндров, соединены между собой пластинчатым радиатором, а радиатор помещен в зону течения теплоносителя. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающее головку блока и цилиндры, взаимодействующие с теплоносителем, отличающееся тем, что элементами взаимодействия цилиндров с теплоносителем являются термосифонные трубки, указанные термосифонные трубки размещены в стенках цилиндров и головке блока, выступают над головкой блока цилиндров, соединены между собой пластинчатым радиатором, а радиатор помещен в зону течения теплоносителя. 2. Способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающий отвод тепла из зоны нагрева цилиндров и головки блока цилиндров, отличающийся тем, что отвод указанного тепла проводят действием термосифонных трубок, а термосифонные трубки размещают в стенки цилиндров и головку блока цилиндров двигателя.