RU190869U1

RU190869U1 - AIR COOLING SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CLOSED COOLING CIRCUIT

Info

Publication number: RU190869U1
Application number: RU2018140771U
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Молотков; Денис Юрьевич Молотков
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2019-07-16

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение энергетических затрат, сокращение времени выхода на заданный режим работы, снижение уровня шума и вибрации, повышение надежности и экономичности системы воздушного охлаждения требуемой для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Сущность полезной модели заключается в том, что система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит воздушный тракт, выполненный в виде герметичной рубашки охлаждения и нагнетателя воздуха, выполненного в виде компрессора. Согласно полезной модели система содержит также двигатель Стирлинга обратного цикла с камерой охлаждения, воздуховод холодного воздуха, воздуховод горячего воздуха, причем выход нагнетателя воздуха через воздуховод горячего воздуха соединен с входом камеры охлаждения, выход которой через воздуховод холодного воздуха соединен с входом герметичной рубашки охлаждения. При этом ее выход соединен с входом нагнетателя воздуха с образованием замкнутого контура охлаждения, а коленчатый вал соединен с нагнетателем воздуха и двигателем Стирлинга обратного цикла посредством ременной передачи. 1 ил.The utility model relates to the field of engine building, namely to cooling systems of internal combustion engines. The technical result is to reduce energy costs, reduce the time to reach the specified mode of operation, reduce noise and vibration, increase the reliability and efficiency of the air cooling system required for cooling the internal combustion engine. The essence of the utility model is that the air cooling system of an internal combustion engine contains an air path made in the form of a sealed cooling jacket and an air blower made in the form of a compressor. According to the utility model, the system also contains a reverse-cycle Stirling engine with a cooling chamber, a cold air duct, a hot air duct, and the air blower outlet is connected via the hot air duct to the cooling chamber inlet, the outlet of which is connected to the airtight cooling jacket inlet. At the same time, its output is connected to the inlet of the air blower with the formation of a closed cooling circuit, and the crankshaft is connected to the air blower and the Stirling reverse cycle through a belt drive. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобиля.The invention relates to the field of engineering, in particular to the cooling systems of internal combustion engines of the car.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий расположенные под негерметичным капотом блок и головку цилиндров, кожух, образующий вместе с блоком и головкой цилиндров охлаждающую рубашку, соединенную с закапотным пространством с помощью входного и выходного каналов, при этом во входном канале установлен вентилятор, а выходной канал снабжен эжектором, всасывающий тракт которого сообщен с подкапотным пространством (Патент РФ №2131047 - 1999 г.)The air-cooled internal-combustion engine contains a block and a cylinder head located under the leaky hood, a casing forming a cooling jacket with the block and the cylinder head connected to the engine room through the inlet and outlet channels, and a fan is installed in the inlet channel the output channel is provided with an ejector, the suction path of which is in communication with the engine compartment (Patent of the Russian Federation No. 2131047 - 1999)

Недостатком этой системы является потребность в большой мощности на охлаждение двигателя внутреннего сгорания.The disadvantage of this system is the need for high power for cooling the internal combustion engine.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий по меньшей мере один цилиндр и головку цилиндра с ребрами охлаждения, вентилятор с направляющим кожухом и два дефлектора, расположенных параллельно оси коленчатого вала двигателя по обе стороны цилиндра и головки, а каждый дефлектор со стороны выхода охлаждающего воздуха из межреберных каналов головки и цилиндра выполнен в форме полуцилиндрической поверхности, образующих в совокупности замкнутый контур, диаметр которого определен по формуле d=(1,1-1,3)D, где d - диаметр совокупного цилиндрического замкнутого контура, D - диаметр цилиндра, причем ось цилиндрического замкнутого контура расположена параллельно оси коленчатого вала и смещена от плоскости разъема цилиндра с головкой в сторону головки на расстояние Н=(0,2-0,4) D, где Н - расстояние от оси замкнутого цилиндрического контура до плоскости разъема цилиндра с головкой, D - диаметр цилиндра (Патент РФ №2133839 - 1999 г.)Known internal combustion engine with air cooling, containing at least one cylinder and a cylinder head with cooling fins, a fan with a guide case and two baffles arranged parallel to the axis of the engine crankshaft on both sides of the cylinder and head, and each baffle on the cooling air outlet side from the intercostal channels of the head and the cylinder is made in the form of a semi-cylindrical surface, which together form a closed loop, the diameter of which is determined by the formula d = (1.1-1.3) D, where d is dia the cumulative cylindrical closed loop meter, D is the diameter of the cylinder, with the axis of the cylindrical closed loop parallel to the axis of the crankshaft and offset from the plane of the cylinder’s cylinder head to the head by a distance H = (0.2-0.4) D, where H is the distance from the axis of the closed cylindrical contour to the plane of the connector of the cylinder with the head, D is the diameter of the cylinder (Patent RF №2133839 - 1999)

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая воздушный тракт и нагнетатель воздуха, которая снабжена конденсатором, пневмотурбиной, аккумуляторной батареей, коммутационным аппаратом, стартером-генератором, при этом нагнетатель воздуха выполнен в виде компрессора, а воздушный тракт - в виде герметичной рубашки охлаждения ДВС, причем выход компрессора соединен со входом рубашки охлаждения, ее выход - со входом пневмотурбины, аккумуляторная батарея соединена параллельно с конденсатором и через коммутационный аппарат - со стартером-генератором, который совместно с компрессором и пневмотурбиной расположены на едином валу (Патент РФ №2168640 - 2001 год).The closest to the proposed utility model is an air cooling system for an internal combustion engine that contains an air path and an air blower, which is equipped with a condenser, a pneumatic turbine, a rechargeable battery, a switching device, a starter-generator, and the air blower is designed as a compressor, and in the form of an air-tight cooling jacket for the internal combustion engine, the compressor output being connected to the cooling jacket inlet, its output to the pneumatic turbine inlet, a battery with connected in parallel with the condenser and through the switching device - with the starter-generator, which, together with the compressor and the pneumatic turbine, are located on a single shaft (RF Patent No. 2168640 - 2001).

Недостатком известной конструкции является сложность схемного решения с применением большого количества исполнительных элементов, что снижает надежность системы воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и увеличивает ее стоимость.A disadvantage of the known construction is the complexity of the circuit with the use of a large number of actuators, which reduces the reliability of the air cooling system of an internal combustion engine and increases its cost.

Общим недостатком существующих систем воздушного охлаждения является незамкнутость контура охлаждения двигателя внутреннего сгорания, где забор воздуха происходит из внешней среды по средствам элементов различной конструкции, высокие энергетические затраты, низкий КПД, медленный выход на заданный режим работы, большие вибрации, высокий уровень шума, сложность конструкции.A common disadvantage of existing air cooling systems is the openness of the cooling circuit of the internal combustion engine, where air is drawn from the external environment by means of elements of various designs, high energy costs, low efficiency, slow exit to a given mode of operation, large vibrations, high noise levels, design complexity .

Задачей предполагаемой полезной модели является снижение энергетических затрат, сокращение времени выхода на заданный режим работы, снижение уровня шума и вибрации, повышение надежности и экономичности системы воздушного охлаждения требуемой для охлаждения двигателя внутреннего сгорания.The objective of the proposed utility model is to reduce energy costs, reduce the time to reach the specified mode of operation, reduce noise and vibration, increase the reliability and efficiency of the air cooling system required for cooling the internal combustion engine.

Поставленная задача решается тем, что известная система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая воздушный тракт, выполненный в виде герметичной рубашки охлаждения и нагнетателя воздуха, выполненного в виде компрессора, она содержит двигатель Стирлинга обратного цикла с камерой охлаждения, воздуховод холодного воздуха, воздуховод горячего воздуха, причем выход нагнетателя воздуха через воздуховод горячего воздуха соединен с входом камеры охлаждения, выход которой через воздуховод холодного воздуха соединен с входом герметичной рубашки охлаждения, при этом ее выход соединен с входом нагнетателя воздуха с образованием замкнутого контура охлаждения, а коленчатый вал соединен с нагнетателем воздуха и двигателем Стирлинга обратного цикла посредством ременной передачи.The problem is solved in that the known air cooling system of an internal combustion engine containing an air path made in the form of a sealed cooling jacket and air blower made in the form of a compressor, it contains a Stirling reverse cycle engine with a cooling chamber, cold air duct, hot air duct , with the outlet of the air blower through the hot air duct connected to the inlet of the cooling chamber, the output of which is connected through the cold air duct with the entrance of the sealed cooling jacket, while its output is connected to the inlet of the air blower with the formation of a closed cooling circuit, and the crankshaft is connected to the air blower and Stirling engine reverse cycle through a belt drive.

Полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлена система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с замкнутым контуром охлаждения. Система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания, выполненную герметично 1, коленчатый вал 2, двигатель Стирлинга обратного цикла 3, камеру охлаждения 4, нагнетатель воздуха 5, воздуховод горячего воздуха 6, воздуховод холодного воздуха 7.The utility model is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows the air cooling system of an internal combustion engine with a closed cooling circuit. The air cooling system of an internal combustion engine contains an internal combustion engine cooling jacket made hermetically 1, a crankshaft 2, a Stirling engine of reverse cycle 3, a cooling chamber 4, an air blower 5, a hot air duct 6, and a cold air duct 7.

При этом выход нагнетателя воздуха 5 через воздуховод горячего воздуха 6 соединен с входом камеры охлаждения 4, выход которой через воздуховод холодного воздуха 7 соединен с входом герметичной рубашки охлаждения 1, а ее выход соединен с входом нагнетателя воздуха 5, с образованием замкнутого контура охлаждения, при этом коленчатый вал 2 соединен с нагнетателем воздуха 5 и двигателем Стирлинга обратного цикла 3 посредствам ременной передачи.The output of the air blower 5 through the hot air duct 6 is connected to the inlet of the cooling chamber 4, the output of which is connected through the cold air duct 7 to the inlet of the hermetic cooling jacket 1, and its outlet is connected to the air inlet of the air blower 5, with the formation of a closed cooling circuit This crankshaft 2 is connected to the air blower 5 and the reverse Stirling engine 3 through a belt transmission.

Работа системы воздушного охлаждения осуществляется следующим образом. Нагнетатель воздуха 5, работающий от коленчатого вала 2 по средством ременной передачи подает сжатый горячий воздух, в камеру охлаждения 4, где охлаждается за счет созданной в ней области отрицательныхThe operation of the air cooling system is as follows. The air blower 5, operating from the crankshaft 2, by means of a belt transmission, supplies compressed hot air to the cooling chamber 4, where it is cooled due to the negative region created in it

температур, сформированной на выходе двигателя Стирлинга обратного цикла 3, также работающего от коленчатого вала 2 по средствам ременной передачи. Охлажденный воздух через воздуховод холодного воздуха 7 поступает в рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1. После нагрева сжатого воздуха теплом двигателя внутреннего сгорания он по средствам воздуховода горячего воздуха поступает в нагнетатель воздуха 5 с последующим нагнетанием горячего воздуха обратно в камеру охлаждения 4. Таким образом, организуется замкнутый цикл прохождения воздушного потока, с его периодическим охлаждением, исключающего связь с внешней средой.temperatures formed at the output of the Stirling engine reverse cycle 3, also operating from the crankshaft 2 by means of a belt drive. The cooled air through the cold air duct 7 enters the cooling jacket of the internal combustion engine 1. After the compressed air is heated by the heat of the internal combustion engine, it is supplied to the air blower 5 by means of the hot air duct with subsequent heating of the hot air back to the cooling chamber 4. Thus, closed loop passage of the air flow, with its periodic cooling, eliminating communication with the external environment.

Полезная модель за счет использования замкнутого контура охлаждения, исключающего большинство конструктивно сложных и дорогостоящих элементов предыдущих конструкций, обеспечивает снижение энергетических затрат, сокращает время выхода на заданный режим работы, снижает уровень шума и вибрации, повышает надежность и экономичность системы воздушного охлаждения.The utility model through the use of a closed cooling circuit, which excludes most of the structurally complex and expensive elements of the previous structures, reduces energy costs, reduces the time to reach the specified mode of operation, reduces noise and vibration, improves the reliability and efficiency of the air cooling system.

Claims

An air cooling system for an internal combustion engine containing an air path made in the form of a hermetic cooling jacket and an air blower made in the form of a compressor, characterized in that it contains a reverse-cycle Stirling engine with a cooling chamber, cold air duct, hot air duct, and an outlet the air blower through the hot air duct is connected to the inlet of the cooling chamber, the outlet of which is connected through the cold air duct to the inlet of a sealed jacket cooling, while its output is connected to the inlet of the air blower with the formation of a closed cooling circuit, and the crankshaft is connected to the air blower and Stirling engine reverse cycle through a belt drive.