RU109220U1

RU109220U1 - PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE LIQUID COOLING SYSTEM

Info

Publication number: RU109220U1
Application number: RU2011115597/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов
Original assignee: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая рубашку охлаждения и радиатор, отличающаяся тем, что на выхлопной трубе установлена газовая турбина, приводящая в действие нагнетатель, который соединен патрубком с входом трубы Ранка, выход из которой сообщается с радиатором через кожух вентилятора. A liquid cooling system for a reciprocating internal combustion engine comprising a cooling jacket and a radiator, characterized in that a gas turbine is installed on the exhaust pipe, driving a supercharger, which is connected by a pipe to the inlet of the Rank pipe, the output of which is connected to the radiator through a fan casing.

Description

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано повышения эффективности работы системы жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to increase the efficiency of the liquid cooling system of a reciprocating internal combustion engine.

Известна система жидкостного охлаждения поршневых двигателей внутреннего сгорания (Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2. Динамика и конструирование: Учебник для вузов / В.Н.Луканин и др. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк.., 2005. - 400 с. Рис.11.3 с. 296), содержащая: рубашку охлаждения, жидкостный насос, радиатор и вентилятор.A well-known liquid cooling system for reciprocating internal combustion engines (Internal combustion engines. Book 2. Dynamics and design: A textbook for universities / VN Lukanin and others - 2nd ed. Revised and added. - M .: Higher. school .., 2005. - 400 p. Fig. 11.3 p. 296), containing: a cooling jacket, a liquid pump, a radiator and a fan.

Недостатками этой системы являются значительные затраты мощности на привод вентилятора, который приводится в действие от коленчатого вала двигателя, что уменьшает мощность, получаемую потребителям, а также большие размеры и масса радиатора.The disadvantages of this system are the significant cost of power for the fan drive, which is driven by the crankshaft of the engine, which reduces the power received by consumers, as well as the large size and weight of the radiator.

Сказанное обусловливает повышенный расход топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем и значительный расход цветных металлов, из которых изготавливается радиатор.The foregoing leads to increased fuel consumption for the production of a unit of net power removed from the crankshaft of the engine for use by the consumer and a significant consumption of non-ferrous metals from which the radiator is made.

Данная система охлаждения является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This cooling system is the closest to the proposed technical essence and adopted as a prototype.

Задачей предложения является полное исключение затрат части мощности, развиваемой поршневым двигателем внутреннего сгорания, для привода вентилятора и, как следствие, снижение расхода топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем, а также снижение температуры воздуха, используемого для охлаждения жидкости в радиаторе, что позволит уменьшить размеры радиатора, а следовательно его габариты, массу и стоимость.The objective of the proposal is to completely eliminate the cost of part of the power developed by a reciprocating internal combustion engine for a fan drive and, as a result, reduce fuel consumption for the production of a unit of net power removed from the crankshaft of the engine for use by the consumer, as well as reduce the temperature of the air used for cooling fluid in the radiator, which will reduce the size of the radiator, and therefore its dimensions, weight and cost.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в выпускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания устанавливается газовая турбина, проводящая в действие нагнетатель, который подает атмосферный воздух в трубу Ранка (Гупол А.Ф.. Эффект Ранка / А.Ф.Гупол // Успехи физических наук. - Т.167. - №8. - С.665-687), где его температура понижается (принципиально возможно понижение температуры до 200 К) и охлажденный воздух направляется на обдув радиатора.The solution to this problem is achieved by the fact that a gas turbine is installed in the exhaust system of the reciprocating internal combustion engine, which drives a supercharger that supplies atmospheric air to the Rank pipe (Gupol A.F. Ranka effect / A.F. Gupol // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - T.167. - No. 8. - S.665-687), where its temperature decreases (it is basically possible to lower the temperature to 200 K) and the cooled air is directed to blowing the radiator.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.An analysis of the proposed solution and the known ones allows us to conclude that it meets the patentability conditions of the utility model.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемой системы жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания.The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows the principal device of the proposed liquid cooling system of a reciprocating internal combustion engine.

Предлагаемая система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с радиатором 2, впускными 3 и выпускным коллекторами 4, выхлопной трубой 5, на которой установлена газовая турбина 6, приводящая в действие нагнетатель 7. Нагнетатель 7 соединен с входом трубы Ранка 8 патрубком 9, выход из которой сообщается с радиатором 2 через кожух вентилятора 10. Радиатор 2 соединен с рубашкой охлаждения поршневого двигателя 1 подводящим 11 и отводящим 12 трубопроводами.The proposed liquid cooling system of a reciprocating internal combustion engine comprises: a reciprocating internal combustion engine 1 with a radiator 2, intake 3 and exhaust manifolds 4, an exhaust pipe 5, on which a gas turbine 6 is installed, driving a supercharger 7. The supercharger 7 is connected to the inlet of the Rank pipe 8 by a pipe 9, the output of which communicates with the radiator 2 through the fan casing 10. The radiator 2 is connected to the cooling jacket of the piston engine 1 by a supply 11 and a discharge 12 pipelines.

Предлагаемая система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.The proposed liquid cooling system of a reciprocating internal combustion engine operates as follows.

Отработавшие газы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 по выхлопной трубе 5 поступают в газовую турбину 6, которая приводит в действие нагнетатель 7. Нагнетатель 7 подает атмосферный воздух в трубу Ранка 8 (принцип действия которой описан в статье Гупол А.Ф.. Эффект Ранка / А.Ф.Гупол // Успехи физических наук. - Т.167. - №8. - С.665-687) по патрубку 9. Охлажденный в трубе Ранка 8 воздух по кожуху вентилятора 10 поступает на обдув радиатора 2. Поскольку перепад температур охлаждающей жидкости и обдувающего радиатор 2 воздуха существенно больше, чем при обдуве радиатора 2 атмосферным воздухом, поверхность охлаждения радиатора 2 может быть существенно уменьшена при сохранении прежнего теплосъема (см. формулу (1))The exhaust gases of the reciprocating internal combustion engine 1 through the exhaust pipe 5 enter a gas turbine 6, which drives the supercharger 7. The supercharger 7 supplies atmospheric air to the Rank 8 pipe (the principle of operation of which is described in the article by Gupol A.F. Rank effect / A .F.Gupol // Uspekhi Fizicheskikh Nauk. - T.167. - No. 8. - S.665-687) through pipe 9. Cooled air in the Rank 8 pipe through the fan cover 10 enters the airflow of the radiator 2. Since the temperature difference is cooling liquid and blowing radiator 2 air significantly more than with blowing the radiator 2 with atmospheric air, the cooling surface of the radiator 2 can be significantly reduced while maintaining the same heat removal (see formula (1))

(1) (one)

где Q - количество теплоты, отводимой от охлаждающей жидкости (теплосъем); k - коэффициент теплопередачи от охлаждающей жидкости к воздуху; F - поверхность охлаждения радиатора; Т_охл.ж. - средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе Т_возд. - средняя температура воздуха, обдувающего радиатор.where Q is the amount of heat removed from the coolant (heat removal); k is the heat transfer coefficient from the coolant to the air; F is the cooling surface of the radiator; T _cooling - the average temperature of the coolant in the radiator T _air. - the average temperature of the air blowing the radiator.

По сравнению с прототипом в предлагаемой системе жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания обеспечивается полное исключение затрат части мощности, развиваемой поршневым двигателем внутреннего сгорания (до 10%), для привода вентилятора и, как следствие, снижение расхода топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем, а также уменьшение охлаждаемой поверхности радиатора за счет снижения температуры воздуха, используемого для охлаждения жидкости в радиаторе, что приводит к уменьшению его габаритов, массы и стоимости.Compared with the prototype, the proposed liquid cooling system of a reciprocating internal combustion engine provides a complete exclusion of the cost of part of the power developed by a reciprocating internal combustion engine (up to 10%) for driving a fan and, as a result, reducing fuel consumption for the production of a unit of useful power removed from engine crankshaft for use by the consumer, as well as reducing the cooled surface of the radiator by reducing the temperature of the air used to cool dye in the radiator, which leads to a decrease in its dimensions, mass and cost.

Claims

A liquid cooling system for a reciprocating internal combustion engine comprising a cooling jacket and a radiator, characterized in that a gas turbine is installed on the exhaust pipe, driving a supercharger, which is connected by a pipe to the inlet of the Rank pipe, the output of which is connected to the radiator through the fan casing.