СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F01P3/20 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, более конкретно к усовершенствованию систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известна система жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС)[1]
Система включает в себя полости охлаждения блока и крышек цилиндров с входными, перепускными и выпускными отверстиями, подводящий коллектор, связанный с входными отверстиями полости охлаждения блока, отводящий коллектор, "горячий" и "холодный" контуры циркуляции охлаждающей жидкости. Причем "горячий" контур включает первый циркуляционный насос, первый радиатор, а "холодный" второй циркуляционный насос, второй радиатор, охладители масла и наддувочного воздуха, а также магистрали межконтурного перепуска и распределитель жидкости.

Такая система работает неэкономично, т.к. в каждом из контуров циркуляции охлаждающей жидкости имеется свой циркуляционный насос, на привод которых затрачивается значительная часть мощности двигателя. К недостаткам системы следует отнести и то, что при параллельной работе обоих контуров, например, при прогреве двигателя, система не может обеспечить ускоренный прогрев масла, что в конечном итоге приводит к увеличению времени прогрева, а следовательно, и к повышенному расходу топлива и смазочного масла. Кроме того, наличие двух циркуляционных насосов и двух радиаторов приводит к усложнению системы в целом.

Известна также система жидкостного охлаждения ДВС [2] Система включает в себя полости охлаждения блока и крышек цилиндров с входными, перепускными и выпускными отверстиями, подводящий коллектор, связанный с входными отверстиями полости охлаждения блока, отводящий коллектор, циркуляционный насос, радиатор, двухклапанный термостат, охладитель масла, подключенный параллельно головке цилиндра.

Однако эта система так же как и система [1] является неэкономичной, так как часть охлаждающей жидкости, направляемой в масляный охладитель, не участвует в охлаждении цилиндров двигателя, поэтому для обеспечения нормальной работы системы циркуляционный насос выбирают о повышенной производительностью (на величину расхода жидкости, проходящей через масляный охладитель), на что затрачивается определенная часть мощности двигателя. Кроме того, для обеспечения расхода жидкости через масляный охладитель гидравлическое сопротивление полостей охлаждения блока и головок цилиндров двигателя должно быть соизмеримо с гидравлическим сопротивлением водяной полости масляного охладителя. К недостаткам системы следует отнести также увеличенную неравномерность распределения охлаждающей жидкости по рубашкам отдельных цилиндров из-за отвода части жидкости в охладитель и отсутствие устройства, позволяющего регулировать расход жидкости, проходящей как через блок цилиндров, так и через охладитель масла. Указанные недостатки способствуют повышению расхода топлива и масла и в конечном итоге снижению экономичности двигателя.

Изобретение направлено на упрощение системы и повышение экономических характеристик двигателя.

Это достигается тем, что подводящий коллектор выполнен из двух участков, между которыми установлен масляный охладитель, причем первый участок подводящего коллектора до масляного охладителя связан с одним из двух входных отверстий блока, а второй участок после масляного охладителя со вторым входным отверстием блока. При этом входное отверстие полости охлаждения блока, связанное с первым участком подводящего коллектора, и входное отверстие блока, связанное со вторым участком подводящего коллектора, расположены на разных уровнях, первое выше середины высота, а второе ниже середины высоты полости охлаждения блока, а отношение площади проходного сечения второго отверстия к площади проходного сечения первого отверстия находится в пределах 1,5.2,0. В качестве одного из вариантов исполнения системы предлагаем второй участок подводящего коллектора дополнительно, через трубопровод с регулирующим клапаном связать с всасывающей полостью циркуляционного насоса.

На фиг.1 представлена конструктивная схема общего вида двигателя с предлагаемой системой жидкостного охлаждения; на фиг. 2 то же, поперечный разрез двигателя с системой охлаждения; на фиг. 3 конструктивная схема общего вида двигателя с предлагаемой системой жидкостного охлаждения и дополнительным трубопроводом, связывающим второй участок подводящего коллектора с всасывающим патрубком циркуляционного насоса.

Предлагаемая система включает полости охлаждения 1 и 2 соответственно блока 3 и крышек 4 цилиндров 5, входные 6 и 7, перепускные 8 и выпускные 9 отверстия, циркуляционный насос 10, подводящий коллектор, состоящий из первого участка 11 и второго участка 12, между которыми установлен масляный охладитель 15, отводящий коллектор 14, терморегулятор 15, радиатор 16 и систему трубопроводов, при этом первый участок 11 подводящего коллектора связан с полостью 1 блока 5 через входное отверстие 6, а второй участок 12 подводящего коллектора связан с полостью 1 блока 3 через входное отверстие 7. Причем входные отверстия 6 и 7 расположены на разных уровнях. Отверстие 6 расположено выше середины высоты, а отверстие 7 ниже середины высоты полости охлаждения 1 блока 5. При этом отношение площади проходного сечения отверстия 7 к площади проходного сечения отверстия 6 выбрано равным 1,5.2,0. В вариантном исполнении предлагаемой системы (фиг.3) второй участок 12 подводящего коллектора дополнительно, с помощью трубопровода 17 и регулирующего клапана 18 связан с всасывающим патрубком циркуляционного насоса 10.

Предлагаемая система работает следующим образом. Охлаждающая жидкость из циркуляционного насоса 10 поступает в первый участок 11 подводящего коллектора, при этом часть потока жидкости через входное отверстие 6 поступает в полость охлаждения 1 блока 3 в районе первой группы цилиндров (1,2 и 3 цилиндры шестицилиндрового двигателя) выше середины высоты полости охлаждения, т. е. в район наиболее теплонапряженной части цилиндров 5 и после охлаждения цилиндров, через перепускные отверстия 8 поступает в полость 2 на охлаждение крышек 4 и далее через выпускные отверстия 9 в отводящий коллектор 14.

Вторая, основная часть потока в соответствии с соотношением площадей проходного сечения входных отверстий 6 и 7 поступает в масляный охладитель 13, а затем во второй участок 12 подводящего коллектора и далее через входное отверстие 7 в полость охлаждения 1 блока 3 на охлаждение второй группы цилиндров (4,5 и 6 цилиндры). При этом жидкость, пройдя масляный охладитель, подогревается и в подогретом состоянии поступает на охлаждение цилиндров, в районе ниже середины высоты полости, т.е. в район менее теплонапряженной части цилиндров. Однако нормальное охлаждение этой группы цилиндров, в том числе и верхних теплонапряженных участков, достигается за счет увеличенной массы потока жидкости, поступающей в полость охлаждения 1 через отверстие 7. После охлаждения цилиндров охлаждающая жидкость через перепускные каналы 8 поступает в полость 2 на охлаждение крышек 4 и далее через выпускные отверстия 9 в отводящий коллектор 14, а затем, сливаясь с первой частью потока, через терморегулятор 15 и радиатор 16, либо минуя радиатор (в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, поступающей в терморегулятор), во всасывающую полость циркуляционного насоса 10 и далее цикл повторяется.

Для вариантного исполнения предлагаемой системы (фиг.3) в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и температуры окружающей среды часть жидкости, поступающей из теплообменника 13 во второй участок 12 подводящего коллектора, может отводиться по трубопроводу 17 и через регулирующий клапан 18 во всасывающую полость циркуляционного насоса 10. Это обстоятельство позволяет регулировать количество жидкости,поступающей через подводящие отверстия 6 и 7 в полость 1 блока 3 на охлаждение цилиндров 5, и тем самым сократить время прогрева двигателя работающего, например, в северных широтах страны и повысить надежность его запуска.

Таким образом предлагаемая система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания наряду с упрощением позволила повысить эффективность охлаждения двигателя за счет того, что к различным по теплонапряженности участкам цилиндров подается жидкость с различной начальной температурой. Система может быть использована также в условиях севера для сокращения времени прогрева холодного двигателя и повышения надежности его запуска.

Использование: в двигателестроении и направлено на повышение экономичности двигателей внутреннего сгорания, в том числе работающих в условиях низких температур окружающей среды. Сущность изобретения: подводящий коллектор выполнен из двух участков, между которыми установлен масляный охладитель, первый участок подводящего коллектора до масляного охладителя связан с одним из двух входных отверстий блока, а второй участок после масляного охладителя - со вторым входным отверстием блока. Первое и второе входные отверстия расположены на разных уровнях по высоте, а отношение площади проходного сечения второго отверстия к площади проходного сечения первого отверстия составляет 1,5-2,0. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая полости охлаждения блока и крышек цилиндров с входными, перепускными и выпускными отверстиями, циркуляционный насос, подводящий коллектор, связанный с нагнетательным патрубком циркуляционного насоса и по меньшей мере с двумя входными отверстиями полости охлаждения блока, отводящий коллектор, терморегулятор, радиатор, масляный охладитель и систему трубопроводов, отличающаяся тем, что подводящий коллектор выполнен из двух участков, между которыми установлен масляный охладитель, при этом первый участок подводящего коллектора до масляного охладителя связан с одним из двух входных отверстий блока, а второй участок после масляного охладителя с вторым входным отверстием блока. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что входное отверстие полости охлаждения блока, связанное с первым участком подводящего коллектора, и входное отверстие блока, связанное с вторым участком подводящего коллектора, расположены на разных уровнях, первое выше, а второе ниже середины высоты полости охлаждения блока. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что отношение площади проходного сечения второго отверстия к площади проходного сечения первого отверстия в блоке находится в пределах 1,5 2,0. 4. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что второй участок подводящего коллектора дополнительно через трубопровод с регулирующим клапаном связан с всасывающим патрубком циркуляционного насоса.