Система водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01P9/00 

/J

«-.

15I RTTJ

№

kИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к устройству систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с испарением жидких охладителей в замкнутом цикле.

Известны системы водяного охлаждения ДВС путем отвода тепла из системы охлаждения при испарении части циркуляционной воды в испарительном устройстве, из которого пар отсасывают вакуум-насосом 1.

Однако в этих системах для отсасывания пара и создания вакуума в испарителе требуются вакуум-насосы или компрессоры с довольно высокими вакуумом и производительностью, что технически сложно осуществить, поэтому такие вакуумные системы охлаждения практически используются в двигателях малой мощности.

Известна система водяного охлаждения ДВС путем отвода тепла из системы охлаждения при испарении части циркуляционной воды в испарительном устройстве, из которого пар отсасывают вакуум-насосом, а в испарительное устройство подают воздух и смешивают его с паром для понижения парциального давления пара и его температуры насыщения 2.

Однако данная система охлаждения ДВС не содержит устройства для создания комфортных условий в салоне автомашины. Целью изобретения является обеспечение комфортных условий в салоне автомашины путем использования энергии движущихся потоков воздуха и жидкости в тепловой трубе.

Указанная цель достигается тем, что система снабжена трубопроводом с регулиру- емым вентилем, тепловой трубой по меньшей мере с двумя последовательно установленными конфузорами и патрубком, внутренние стенки которого выполнены из капиллярно-пористой структуры и сообщены с полостью охлаждения теплообменника посредством трубопровода с регулируемым вентилем, причем тепловая труба расположена с зазором внутри патрубка.

В заявляемой системе охлаждения ДВС разработано и использовано высокоэффективное устройство для подсоса водяных паров воздушной струей воздуха.

Установлено, что эжектирование будет более эффективно, если всасывающие отверстия будут равномерно окружать конфу- зорное сопло.

Экспериментально доказано (см. таблицу), что наибольший коэффициент эжекги- рования (Кэ) водяных паров достигается при примерно равновеликом соотношении площади конфузорного проходного сопла с суммарной площадью окружающих его всасывающих отверстий.

Такое техническое решение обеспечивает интенсивное эжектирование водяных паров и создание разрежения (вакуума) в корпусе тепловой трубы за счет кинетической энергии движущегося потока воздуха через конфузорные сопла.

0 На фиг,1 изображена принципиальная схема системы охлаждения ДВС с тепловой трубой; на Фиг 2 - узел на фиг. 1; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

Система водяного охлаждения ДВС со5 держит испарительное устройство 1, вакуум-насос 2, теплообменник 3, снабженный полостью 4 охлаждения и полостью 5 подогрева, турбинку б, привод 7 вакуум-насоса 2, трубопровод 8 подачи жидкости из системы

0 (не показана) охлаждения двигателя, трубопровод 9 отвода охлаждаемой жидкости, трубопровод 10 подачи дополнительной жидкости. Система должна иметь также кон- денсатопровод 11 с клапаном 12, воздухо5 провод 13, патрубок тепловой трубы 14 с капиллярно-пористой структурой 15. В- полости 16 тепловой трубы 14 проходит коак- сиально воздухопровод 13, который имеет последовательно выполненные по длине

0 эжекционные элементы в форме конфузора с всасывающими отвэостлями 17 и прох д- ным конфузорным соплом 18.

Система работает следующим образом. Циркуляционная вода (охлаждающая

5 жидкость) подается через трубопровод 8 в испарительное устройство и испаряется в нем. При этом отводится тепло из системы охлаждения при испарении части циркуляционной воды в испарительном устройстве

0 1, из которого пар отсасывается вакуум-насосом 2, который приводится во вращение приводом 7, и подают на выхлоп. Перед подачей пара на выхлоп осуществляется его охлаждение в теплообменнике 3, в котором

5 одновременно нагревают воздух, подаваемый из атмосферы или от постороннего источника. Воздух (газ), нагретый в полости 5 подогрева теплообменника 3, по воздуховоду 13 поступает в конфузорное сопло 18

0 первого ряда, существенно позышает скорость движения и создает возможность разрежения 0,01-0,03 МПа в полости 16 тепловой трубы 14 (вода при 50°С, созданном разрежении закипает в «гпиллярно-по55 ристой структуре). Жидкость в капиллярно-пористую структуру 15 поступает из конденсатопровода 11 и количество конденсата регулируется клапаном 12 (температура конденсата более 50°С). Интенсивное эжектирование (подсасывание)

водяных паров из капиллярно-пористой структуры 15 осуществляется через всасывающие отверстия 17, выполненные вокруг конфузорного сопла 18. Пары влаги поступают в основной поток движущегося воздуха, который поступает в проходное сопло второго ряда. При повторении цикла еще больше увеличивается скорость и повышается интенсивность эжектирования водяных паров из капиллярно-пористой структуры. Этим обеспечивается эффективный съем тепла наружной поверхности тепловой трубы 14. Паровоздушная смесь из тепловой трубы 14 по воздуховоду поступает в турбинку 6. Паровоздушная смесь расширяется в турбинке 6, а затем подается в вакуумное испарительное устройство, в котором газ смешивается с паром и удаляется при помощи вакуум-насоса 2. Цикл работы вновь повторяется,

Таким образом, предлагаемая система охлаждения обеспечивает комфортные условия в салоне автомашины путем исполь0

5

0

зования энергии движущихся потоков воздуха и жидкости в самой системе.

Формула изобретения Система водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая последовательно соединенные испарительное устройство, вакуум-насос с приводом, теплообменник с полостями охлаждения и подогрева и турбину, связанную входом с полостью подогрева, а выходом - с испарительным устройством, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена трубопроводом с регулируемым вентилем, тепловой трубой по меньшей мере с двумя последовательно установленными конфузорами и патрубком, внутренние стенки которого выполнены из капиллярно-пористой структуры и сообщены с полостью охлаждения теплообменника посредством трубопровода с регулируемым вентилем, причем тепловая труба расположена с зазором в патрубке.

Сущность изобретения: циркуляционная вода подается через испарительное устройство 1 и испаряется в нем. При испарении части воды пар отсасывается вакуум-насосом 2 и охлаждается в теплообменнике 3. в котором одновременно нагревается воздух, подаваемый из атмосферы. Нагретый воздух поступает в конфузорное сопло 18, где повышается его скорость из-за разрежения в полости пловой трубы 14, имеющей стенки из капиллярно-пористой структуры. Пары влаги из капиллярно-пористой структуры поступают в поток движущегося воздуха, смешиваются с ним и направляются в турбинку 6. 3 ил., 1 табл.

/J

фие.З