ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОЗДУШНО-ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2023 года по МПК F01P1/02 F01P3/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно - к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с воздушным и водяным охлаждением.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий, по меньшей мере, один оребренный цилиндр, установленный на картере; оребренную головку цилиндра, ее стяжные болты и дефлектор с профилированными окнами для входа и выхода охлаждающего воздуха (А.с. СССР №1366661, F01P 1/02, 09.06.1986) [1].

Основным недостатком известного двигателя с воздушным охлаждением является то, что он перегревается при высоких нагрузках особенно в летний период эксплуатации - при положительной температуре окружающего воздуха.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением, содержащий систему охлаждения, заполненную текучей охлаждающей средой (например, водой) и включающую в себя рубашку охлаждения, выполненную в блоке цилиндров и его головке, радиатор, а также насос. Кроме того, двигатель содержит систему воздухоподачи, включающую в себя воздухоочиститель и впускной коллектор, скоммутированный с полостями головки блока. При этом полость впускного коллектора сообщена с полостью воздухоочистителя воздухоподводящей трубой (Гельман Б.М. Сельскохозяйственные тракторы: Учебник для учащихся сельских профес.-техн. училищ / Б.М. Гальперин, М.В. Москвин. - 2-е изд., исправл. и доп.- М.: Высш. школа, 1972. - 296 с. - С. 38-40, 96-99) [2].

Недостатки двигателя с водяным охлаждением: необходимость применения специальных охлаждающих жидкостей, большие размеры и масса двигателя, а также сложность его технического обслуживания. В аварийной ситуации, при отсутствии в системе охлаждения охлаждающей жидкости, происходит заклинивание двигателя из-за перегрева и, как следствие, деформация его узлов и блока цилиндров. Кроме того, если зимой такой двигатель не утеплять, он переохлаждается, а во время остановки возникает опасность замерзания воды.

Задачей изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением.

Сущность изобретения заключается в следующем. Двигатель выполнен с возможностью охлаждения блока цилиндров и его головки текучей охлаждающей средой - воздухом или охлаждающей жидкостью. При этом патрубок верхнего бака радиатора выполнен с фланцем на его свободном конце, шланг этого патрубка - в виде тройника с фланцами, два из которых расположены вертикально, а один горизонтально. Труба, отводящая текучую охлаждающую среду, - с образованием по ее концам патрубков с фланцами. Воздухоочиститель дополнительно оснащен патрубком с фланцем на его свободном конце. Воздухоподводящая к впускному коллектору труба также дополнительно оснащена патрубком с фланцем на его свободном конце. Названный патрубок герметично присоединен к боковой поверхности воздухоподводящей к впускному коллектору трубы. Один из вертикально расположенных фланцев тройника герметично соединен с фланцем патрубка верхнего бака радиатора. Противолежащий фланец тройника таким же образом соединен с фланцем патрубка трубы, отводящей текучую охлаждающую среду. Полость верхнего бака радиатора сообщена с полостью воздухоочистителя посредством трубы, выполненной с фланцами по ее концам, при помощи которых эта труба герметично присоединена с одной стороны к свободному горизонтальному фланцу тройника, а с другой - к фланцу патрубка воздухоочистителя. При этом между фланцами тройника и трубой, отводящей текучую охлаждающую среду, установлена заглушка. Полость трубы, отводящей текучую охлаждающую среду, сообщена с полостью воздухоподводящей к впускному коллектору трубы посредством трубы, выполненной с фланцами по ее концам, при помощи которых эта труба герметично присоединена с одной стороны к фланцу патрубка трубы, отводящей текучую охлаждающую среду, а с другой - к фланцу патрубка воздухоподводящей к впускному коллектору трубы. Кроме того, двигатель дополнительно снабжен заглушками, одна из которых к фланцу патрубка воздухоочистителя, вторая к фланцу патрубка воздухоподводящей к впускному коллектору трубы и третья к фланцу трубы, отводящей текучую охлаждающую среду. В совокупности это позволяет создать двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением. При этом на фиг. 1 представлен вариант двигателя с воздушным охлаждением (зимний вариант), на фиг. 2-е водяным охлаждением (летний вариант).

Двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением содержит систему охлаждения, заполненную текучей охлаждающей средой - атмосферным воздухом (с атмосферным давлением) или охлаждающей жидкостью. Двигатель включает в себя рубашку охлаждения 18, выполненную в блоке 17 цилиндров и его головке 15 и скомутированную с распределительным каналом 19 и трубой 16, отводящей текучую охлаждающую среду, радиатор с верхним 1 и нижним 2 баками, сообщенными между собой трубками 26, а также насос 21. При этом на входе, в нижней части блока, рубашка охлаждения 18 сообщена с распределительным каналом 19, который посредством полости насоса 21 и соединительных элементов сообщен с полостью нижнего 23 бака радиатора. На выходе, в верхней части головки блока 15, рубашка охлаждения 18 сообщена с трубой 16, отводящей текучую охлаждающую среду. Кроме того, двигатель содержит систему воздухоподачи, включающую в себя воздухоочиститель 9 и впускной коллектор 5, скоммутированный с полостями головки блока 15. При этом полость впускного коллектора 5 сообщена с полостью воздухоочистителя 9 воздухоподводящей трубой 6. Двигатель выполнен с возможностью охлаждения блока 17 цилиндров и его головки 15 текучей охлаждающей средой - воздухом или охлаждающей жидкостью. При этом патрубок 2 верхнего 1 бака радиатора выполнен с фланцем на его свободном конце, шланг этого патрубка (не показан) - в виде тройника 25 с фланцами, два из которых расположены вертикально, а один горизонтально. Труба 16, отводящая текучую охлаждающую среду, - с образованием по ее концам патрубков 20 (переднего) и 14 (заднего) с фланцами. Воздухоочиститель дополнительно оснащен патрубком 8 с фланцем на его свободном конце. Воздухоподводящая к впускному коллектору труба 6 также дополнительно оснащена патрубком 10 с фланцем на его свободном конце. Названный патрубок 10 герметично присоединен к боковой поверхности воздухоподводящей к впускному коллектору трубы 6. Один из вертикально расположенных фланцев тройника 25 герметично соединен с фланцем патрубка 2 верхнего бака 1 радиатора, противолежащий фланец тройника 25 таким же образом соединен с фланцем патрубка трубы 16, отводящей текучую охлаждающую среду.

У двигателя зимнего варианта комплектации (фиг. 1) полость верхнего бака 1 радиатора сообщена с полостью воздухоочистителя 9 посредством трубы 4, выполненной с фланцами 3 и 7 по ее концам, при помощи которых эта труба 4 герметично присоединена с одной стороны к свободному горизонтальному фланцу тройника 25, а с другой - к фланцу патрубка 8 воздухоочистителя 9. При этом между фланцами тройника 25 и трубой 16, отводящей текучую охлаждающую среду, установлена заглушка 24 (фиг. 1). Полость трубы 16, отводящей текучую охлаждающую среду, сообщена с полостью воздухоподводящей к впускному коллектору трубы 6 посредством трубы 12, выполненной с фланцами 11 и 13 по ее концам, при помощи которых эта труба 12 герметично присоединена с одной стороны к фланцу патрубка 14 трубы 16, отводящей текучую охлаждающую среду, а с другой - к фланцу патрубка 10 воздухоподводящей к впускному коллектору трубы 6 (фиг. 1).

Двигатель летнего варианта комплектации (фиг. 2) дополнительно снабжен заглушками 27, 28 и 29, одна (27) из которых к фланцу патрубка 8 воздухоочистителя 9, вторая (28) к фланцу патрубка 10 воздухоподводящей к впускному коллектору 5 трубы 6 и третья (29) к фланцу 14 трубы 16, отводящей текучую охлаждающую среду (воздух). Стыковые поверхности фланцевых соединений уплотнены прокладками (не показаны).

Принцип работы двигателя зимнего варианта комплектации (с воздушным охлаждением, фиг. 1) следующий. Запускают в работу двигатель. На такте впуска цилиндры двигателя заполняются воздухом, который поступает из воздухоочистителя 9 по трубе 6 во впускной коллектор 5 и далее - в цилиндры двигателя, создавая в трубе 6 разрежение. Поскольку полость трубы 6 сообщена с полостью воздухоочистителя 9, то воздух под действием этого разрежения и разрежения-нагнетания, создаваемого крыльчаткой насоса 21, из полости воздухоочистителя 9 через патрубок 8, трубу 4, тройник 25 (между фланцами тройника 25 и трубы 16 установлена заглушка 24), патрубок 2, верхний бак 1 радиатора, его трубки 26, нижний бак 23 радиатора, насос 21, распределительный канал 19, рубашку охлаждения 18, трубы 16, 12 и патрубок 10 поступает в полость трубы 6 и далее через коллектор 5 - в цилиндры двигателя. Свежий холодный воздух, поступая в рубашку охлаждения 18, контактирует с поверхностями горячих цилиндров и отнимает от них тепло - нагревается. Нагретый воздух затем поступает в воздухоподводящую трубу 6, где смешивается с холодным воздухом, поступающим в эту же трубу 6 из воздухоочистителя, и нагревает его. В результате в цилиндры двигателя подается подогретый воздух, что повышает эффективность его работы. Вентилятор 22, нагнетая холодный воздух в сторону двигателя, также охлаждает его. Тепловое состояние двигателя контролируют по штатным манометрам систем охлаждения и смазки и регулируют жалюзями радиатора.

При необходимости использования двигателя по летнему варианту комплектации (с водяным охлаждением, фиг. 2) отсоединяют трубы 4 и 12, заглушку 24 устанавливают на горизонтальный фланец тройника 25, на фланцы патрубков 8, 10 и 14 - заглушки соответственно 27, 28 и 29. При необходимости использования двигателя по зимнему варианту комплектации (с воздушным охлаждением, фиг. 1) названные конструктивные элементы монтируют на двигатель в обратном порядке.

Таким образом, предложен двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением - с возможностью охлаждения блока цилиндров и его головки текучей охлаждающей средой - воздухом в холодное время года (при отрицательной температуре окружающего воздуха) или охлаждающей жидкостью в теплое время года (при положительной температуре окружающего воздуха). Возможность применения двигателя водяного охлаждения в качестве двигателя с воздушным охлаждением обусловлена тем, что просасываемый через рубашку охлаждения воздух не поступает снова в нее, а направляется во впускной коллектор. В результате через рубашку охлаждения всегда проходит только свежий холодный воздух. Это предотвращает возможность перегрева двигателя и одновременно с этим повышает эффективность его работы за счет использования подогретого воздуха в процессе охлаждения двигателя. Подача в систему охлаждения очищенного воздуха (из полости воздухоочистителя) не приводит к ее загрязнению и создает возможность использования этого воздуха для работы двигателя.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. А.с. СССР №1366661, F01P 1/02, 09.06.1986.

2. Гельман Б.М. Сельскохозяйственные тракторы: Учебник для учащихся сельских профес.-техн. училищ / Б.М. Гальперин, М.В. Москвин. - 2-е изд., исправл. и доп.- М.: Высш. школа, 1972. - 296 с. - С. 38-40, 96-99 - прототип.

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением содержит систему охлаждения, заполненную текучей охлаждающей средой, а также раскрыты элементы, входящие в систему охлаждения. Также раскрыта система воздухоподачи. Патрубок 2 верхнего бака 1 радиатора выполнен с фланцем на его свободном конце, шланг этого патрубка - в виде тройника 25 с фланцами. Труба 16, отводящая текучую охлаждающую среду, - с образованием по ее концам патрубков 20 и 14. Воздухоочиститель оснащен патрубком 8. Воздухоподводящая труба 6 также оснащена патрубком 10. Патрубок 10 герметично присоединен к боковой поверхности воздухоподводящей к впускному коллектору трубы 6. Тройник 25 соединен с патрубком 2 верхнего бака 1 радиатора. Тройник 25 так же соединен патрубком трубы 16, отводящей текучую охлаждающую среду. Раскрыто наличие заглушек 27, 28, 29, одна из которых установлена на патрубке 8 воздухоочистителя 9, вторая - к патрубку 10 воздухоподводящей трубы 6, третья - к трубе 16, отводящей текучую охлаждающую жидкость. Технический результат заключается в предотвращении возможности перегрева двигателя. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания с воздушно-водяным охлаждением, содержащий систему охлаждения, заполненную текучей охлаждающей средой и включающую в себя рубашку охлаждения, выполненную в блоке цилиндров и его головке и скомутированную с распределительным каналом и трубой, отводящей текучую охлаждающую среду, радиатор с верхним и нижним баками, сообщенными между собой трубками, причем верхний бак радиатора оснащен патрубком и присоединенным к нему соединительным шлангом, а также насос, при этом на входе, в нижней части блока, рубашка охлаждения сообщена с распределительным каналом, который посредством полости насоса и соединительных элементов сообщен с полостью нижнего бака радиатора, на выходе, в верхней части головки блока, рубашка охлаждения сообщена с трубой, отводящей текучую охлаждающую среду, которая, в свою очередь, сообщена с полостью верхнего бака радиатора посредством его патрубка и соединительного шланга, кроме того, двигатель содержит систему воздухоподачи, включающую в себя воздухоочиститель и впускной коллектор, скоммутированный с полостями головки блока, при этом полость впускного коллектора сообщена с полостью воздухоочистителя воздухоподводящей трубой, отличающийся тем, что двигатель выполнен с возможностью охлаждения блока цилиндров и его головки текучей охлаждающей средой - воздухом или охлаждающей жидкостью, при этом патрубок верхнего бака радиатора выполнен с фланцем на его свободном конце, шланг этого патрубка - в виде тройника с фланцами, два из которых расположены вертикально, а один горизонтально, труба, отводящая текучую охлаждающую среду, - с образованием по ее концам патрубков с фланцами, воздухоочиститель дополнительно оснащен патрубком с фланцем на его свободном конце, воздухоподводящая к впускному коллектору труба также дополнительно оснащена патрубком с фланцем на его свободном конце, названный патрубок герметично присоединен к боковой поверхности воздухоподводящей к впускному коллектору трубы, один из вертикально расположенных фланцев тройника герметично соединен с фланцем патрубка верхнего бака радиатора, противолежащий фланец тройника таким же образом соединен с фланцем патрубка трубы, отводящей текучую охлаждающую среду, полость верхнего бака радиатора сообщена с полостью воздухоочистителя посредством трубы, выполненной с фланцами по ее концам, при помощи которых эта труба герметично присоединена с одной стороны к свободному горизонтальному фланцу тройника, а с другой - к фланцу патрубка воздухоочистителя, при этом между фланцами тройника и трубой, отводящей текучую охлаждающую среду, установлена заглушка; полость трубы, отводящей текучую охлаждающую среду, сообщена с полостью воздухоподводящей к впускному коллектору трубы посредством трубы, выполненной с фланцами по ее концам, при помощи которых эта труба герметично присоединена с одной стороны к фланцу патрубка трубы, отводящей текучую охлаждающую среду, а с другой - к фланцу патрубка воздухоподводящей к впускному коллектору трубы, кроме того, двигатель дополнительно снабжен заглушками, одна из которых к фланцу патрубка воздухоочистителя, вторая к фланцу патрубка воздухоподводящей к впускному коллектору трубы и третья к фланцу трубы, отводящей текучую охлаждающую среду.