RU2006604C1

RU2006604C1 - Internal combustion engine cooling system

Info

Publication number: RU2006604C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Евенко; Г.Л. Васильев; В.В. Евенко
Original assignee: Евенко Владимир Иосифович
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: cooling systems of internal combustion engines. SUBSTANCE: jacket space 1 of liner 2 of cylinder is connected with steam condenser 5 mounted in cylinder head 4 above cooling liquid which partially fills inner chamber 3 of head 4. Jacket space 1 of liner 2 is additionally connected, via adjustable shut-off valve 23, to radiator 13 of line removing heat from condenser 5. Cooling liquid temperature sensor 9 is mounted between jacket space 1 of liner 2 and condenser 5. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам жидкостного охлаждения втулок и крышек цилиндров двигателя внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, in particular to liquid cooling systems for bushings and cylinder covers of an internal combustion engine.

Известна система испарительного охлаждения V-образного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая зарубашечное пространство втулки цилиндра, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара с контуром отвода тепла, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки цилиндра, датчики уровня охлаждающей жидкости в крышке цилиндра, водяной насос с приводом для перекачки конденсата или пополнения из компенсационного бачка, регулируемые запорные клапаны, установленные на трубопроводах подачи конденсата или охлаждающей жидкости из компенсационного бачка в зарубашечное пространство втулки цилиндра, автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и приводом насоса [1] . A known system of evaporative cooling of a V-shaped internal combustion engine (ICE), comprising a cylinder sleeve space outside the cylinder, an internal cavity of the cylinder cover partially filled with coolant, a steam condenser with a heat removal circuit, a compensation tank connected by pipelines to the internal cavity of the cylinder cover, level sensors coolant in the cylinder cover, a water pump with an actuator for pumping condensate or replenishing from the compensation tank, adjustable shut-off valves, Formation of condensation on the pipes supplying the cooling fluid or of the compensation tank zarubashechnoe space in the cylinder sleeve, automatic control member, connected to the sensors, valves and pump actuator [1].

Недостаток описанной системы охлаждения заключается в большой металлоемкости из-за наличия корпуса конденсатора, водяного насоса с приводом, парового и водяного трубопроводов. The disadvantage of the described cooling system is the large metal consumption due to the presence of a condenser housing, a water pump with a drive, steam and water pipelines.

Наиболее близким техническим решением, к предлагаемому выбранным в качестве прототипа, является система охлаждения ДВС, содержащая зарубашечное пространство втулки цилиндра с контуром отвода тепла, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара, установленный во внутренней полости крышки и расположенный над охлаждающей жидкостью, контур отвода тепла от конденсатора пара, включающий радиатор охлаждающей жидкости, вентилятор обдува радиатора с регулятором потока воздуха и насос охлаждающей жидкости, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки, датчики уровня жидкости и давления пара во внутренней полости крышки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулируемые запорные клапаны, одна из которых установлен на трубопроводе, соединяющем компенсационный бачок с внутренней полостью крышки, другой - на входе в конденсатор пара, и автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и регулятором потока воздуха [2] . The closest technical solution to the proposed one chosen as a prototype is an internal combustion engine cooling system containing a cylinder sleeve space with a heat removal circuit, an internal cavity of the cylinder cover partially filled with coolant, a steam condenser installed in the internal cavity of the cover and located above the coolant , a heat removal circuit from the steam condenser, including a coolant radiator, a radiator blower fan with an air flow regulator and a cooling pump supply fluid, a compensation tank connected by pipelines to the internal cavity of the lid, liquid level and steam pressure sensors in the internal cavity of the lid, a coolant temperature sensor, adjustable shut-off valves, one of which is installed on the pipeline connecting the compensation tank to the internal cavity of the lid, the other at the entrance to the steam condenser, and an automatic control element associated with sensors, valves and air flow regulator [2].

Недостатком известной системы охлаждения ДВС является большая металлоемкость из-за низкой температуры охлаждающей жидкости в контуре охлаждения втулки цилиндра, а также из-за наличия двух контуров охлаждения с трубопроводами, радиаторами и насосами охлаждающей жидкости. A disadvantage of the known internal combustion engine cooling system is the large metal consumption due to the low temperature of the coolant in the cooling circuit of the cylinder sleeve, and also because of the presence of two cooling circuits with pipelines, radiators and coolant pumps.

Целью изобретения является снижение металлоемкости. The aim of the invention is to reduce the intensity.

Поставленная цель достигается в системе охлаждения ДВС, содержащей зарубашечное пространство втулки цилиндра, внутреннюю полость крышки цилиндра, частично заполненную охлаждающей жидкостью, конденсатор пара, установленный во внутренней полости крышки и расположенный над охлаждающей жидкостью, контур отвода тепла от конденсатора пара, включающий радиатор охлаждающей жидкости, вентилятор обдува радиатора с регулятором потока воздуха и насос охлаждающей жидкости, компенсационный бачок, соединенный трубопроводами с внутренней полостью крышки, датчики уровня жидкости и давления пара во внутренней полости крышки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулируемые запорные клапаны, один из которых установлен на трубопроводе, соединяющем компенсационный бачок с внутренней полостью крышки, другой - на входе в конденсатор пара, и автоматический орган управления, связанный с датчиками, клапанами и регулятором потока воздуха. The goal is achieved in the ICE cooling system, containing the cylinder sleeve extra space, the internal cavity of the cylinder cover partially filled with coolant, a steam condenser installed in the internal cavity of the cover and located above the coolant, a heat removal circuit from the steam condenser, including a coolant radiator, radiator fan with air flow regulator and coolant pump, compensation tank, connected by pipelines to the internal cavity lid, liquid level and vapor pressure sensors in the lid's internal cavity, coolant temperature sensor, adjustable shut-off valves, one of which is installed on the pipeline connecting the compensation tank to the lid's internal cavity, the other is at the inlet of the steam condenser, and an automatic control connected to sensors, valves and air flow regulator.

Согласно изобретению зарубашечное простpанство втулки соединено с конденсатором пара и дополнительно подключено через регулируемый запорный клапан к радиатору контура отвода тепла от конденсатора пара, при этом датчик температуры охлаждающей жидкости установлен между зарубашечным пространством втулки и конденсатором пара. According to the invention, the sleeve’s outside space is connected to the steam condenser and is additionally connected via an adjustable shut-off valve to the radiator of the heat removal circuit from the steam condenser, while the coolant temperature sensor is installed between the sleeve outside of the sleeve and the steam condenser.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

В результате исследований не были обнаружены в науке и технике решения со сходными признаками, что позволило сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". As a result of the studies, solutions with similar features were not found in science and technology, which allowed us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена схема системы охлаждения ДВС. The drawing shows a diagram of the engine cooling system.

Система охлаждения ДВС содержит зарубашечное пространство 1 втулки 2 цилиндра, внутреннюю полость 3 крышки 4 цилиндра, конденсатор 5 пара, контур отвода тепла от конденсатора 5, компенсационный бачок 6, датчики уровня жидкости 7, давления пара 8 и температуры охлаждающей жидкости 9, регулируемые запорные клапаны 10 и 11 и автоматический орган управления 12. The ICE cooling system contains a casing space 1 of the cylinder sleeve 2, the internal cavity 3 of the cylinder cover 4, the condenser 5 steam, the heat removal circuit from the condenser 5, the compensation tank 6, the liquid level sensors 7, steam pressure 8 and coolant temperature 9, adjustable shut-off valves 10 and 11 and automatic control 12.

Контур отвода тепла от конденсатора 5 пара включает радиатор 13 охлаждающей жидкости, вентилятор 14 обдува радиатора 13 с регулятором 15 потока воздуха в виде задатчика частоты вращения вентилятора и насос 16 охлаждающей жидкости. The heat removal circuit from the steam condenser 5 includes a radiator 13 of a coolant, a fan 14 for blowing a radiator 13 with an air flow regulator 15 in the form of a fan speed controller and a coolant pump 16.

Вход радиатора 13 охлаждающей жидкости соединен трубопроводом 17 с выходом конденсатора 5 пара, а выход - трубопроводом 18 с входом зарубашечного пространства 1. Насос 16 установлен на трубопроводе 18. The input of the radiator 13 of the coolant is connected by a pipe 17 to the output of the steam condenser 5, and the output by a pipe 18 with the inlet of the outside of the shirt 1. Pump 16 is installed on the pipe 18.

Внутренняя полость 3 крышки 4 цилиндра частично заполнена охлаждающей жидкостью, уровень которой контролируется датчиком 7. The internal cavity 3 of the cylinder cover 4 is partially filled with coolant, the level of which is controlled by the sensor 7.

Конденсатор 5 пара установлен во внутренней полости 3 крышки 4 и расположен над охлаждающей жидкостью. A steam condenser 5 is installed in the inner cavity 3 of the lid 4 and is located above the coolant.

Компенсационный бачок 6 соединен с внутренней полостью 3 крышки 4 паровым трубопроводом 19 и трубопроводом 20 подачи охлаждающей жидкости. На трубопроводах 19 и 20 установлены соответственно датчики давления пара и регулируемый запорный клапан 10. The compensation tank 6 is connected to the inner cavity 3 of the cover 4 by a steam pipe 19 and a coolant supply pipe 20. On the pipelines 19 and 20, respectively, steam pressure sensors and an adjustable shut-off valve 10 are installed.

Выход зарубашечного пространства 1 втулки 2 соединен трубопроводом 21 через регулируемый запорный клапан 11 с конденсатором 5 пара. Зарубашечное пространство 1 втулки 2 дополнительно подключено трубопроводом 22 через регулируемый запорный клапан 23 к трубопроводу 17 и радиатору 13 контура отвода тепла от конденсатора 5. The outlet of the outside space 1 of the sleeve 2 is connected by a pipe 21 through an adjustable shut-off valve 11 with a steam condenser 5. The outside space 1 of the sleeve 2 is additionally connected by a pipe 22 through an adjustable shut-off valve 23 to the pipe 17 and the radiator 13 of the heat removal circuit from the condenser 5.

На трубопроводе 21 между зарубашечным пространством 1 и конденсатором 5 установлен датчик 9 температуры охлаждающей жидкости. On the pipe 21 between the staking space 1 and the condenser 5, a coolant temperature sensor 9 is installed.

Датчики 7-9, регулируемые запорные клапаны 10, 11 и 23 и регулятор 15 потока воздуха подключены к автоматическому органу управления 12. Sensors 7-9, adjustable shut-off valves 10, 11 and 23 and air flow regulator 15 are connected to the automatic control 12.

Система охлаждения ДВС работает следующим образом. The engine cooling system works as follows.

При запуске двигателя давление пара во внутренней полости 3 крышки 4 отсутствует. По сигналу датчика 8 давления пара автоматический орган управления 12 закрывает регулируемый запорный клапан 11 на трубопроводе 21 и открывает регулируемый запорный клапан 23 на трубопроводе 22. When the engine starts, there is no vapor pressure in the inner cavity 3 of the cover 4. At the signal of the steam pressure sensor 8, the automatic control 12 closes the adjustable shut-off valve 11 on the pipe 21 and opens the adjustable shut-off valve 23 on the pipe 22.

Охлаждающая жидкость, подаваемая насосом 16 по трубопроводу 18, проходит через зарубашечное пространство 1 втулки 2 и по трубопроводам 21 и 22 без захода в конденсатор 5 пара перепускается по трубопроводу 17 в радиатор 13. Это обеспечивает быстрый прогрев днища крышки 4 и охлаждающей жидкости во внутренней полости 3 крышки 4. The cooling fluid supplied by the pump 16 through the pipe 18 passes through the sleeve space 1 of the sleeve 2 and through pipelines 21 and 22 without entering the condenser 5, the steam is bypassed through the pipe 17 to the radiator 13. This provides a quick heating of the bottom of the cover 4 and the coolant in the inner cavity 3 covers 4.

С появлением кипящего слоя на границе между охлаждающей жидкостью и днищем крышки 4 начинается интенсивное образование пара и его давление во внутренней полости 3 повышается. При достижении расчетного давления датчик 8 давления пара подает сигнал на автоматический орган управления 12, который открывает регулируемый запорный клапан 11 на трубопроводе 21 и закрывает регулируемый запорный клапан 23 на трубопроводе 22, что обеспечивает протекание охлаждающей жидкости через конденсатор 5 парпа и отвод тепла от него. С изменением температуры охлаждающей жидкости датчик 9 температуры подает сигнал на автоматический орган управления 12, который через регулятор 15 подачи воздуха воздействует на частоту вращения вентилятора 14 и поддерживает расчетное значение температуры охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве 1 втулки 2. With the appearance of a fluidized bed at the boundary between the coolant and the bottom of the lid 4, intense steam formation begins and its pressure in the inner cavity 3 rises. When the calculated pressure is reached, the steam pressure sensor 8 sends a signal to the automatic control unit 12, which opens the adjustable shut-off valve 11 on the pipe 21 and closes the adjustable shut-off valve 23 on the pipe 22, which ensures the flow of coolant through the condenser 5 of the vapor and heat removal from it. With a change in the temperature of the coolant, the temperature sensor 9 sends a signal to the automatic control unit 12, which, through the air supply regulator 15, affects the rotational speed of the fan 14 and maintains the calculated value of the temperature of the coolant in the annular space 1 of the sleeve 2.

Уровень охлаждающей жидкости во внутренней полости 3 крышки 4 поддерживается компенсационным бачком 6. При утечке жидкости из полости 3 датчик 7 уровня подает сигнал на автоматический орган управления 12, который открывает запорный клапан 10 на трубопроводе 20 и жидкость из компенсационного бачка 6 частично перетекает в полость 3 крышки 4. При достижении расчетного значения уровня жидкости в полости 3 по сигналу датчика 7 автоматический орган управления 12 закрывает запорный клапан 10. The level of coolant in the inner cavity 3 of the lid 4 is supported by the compensation tank 6. When the fluid leaks from the cavity 3, the level sensor 7 sends a signal to the automatic control 12, which opens the shut-off valve 10 on the pipe 20 and the liquid from the compensation tank 6 partially flows into the cavity 3 lids 4. Upon reaching the calculated value of the liquid level in the cavity 3 by the signal of the sensor 7, the automatic control 12 closes the shut-off valve 10.

Соединение зарубашечного пространства втулки трубопроводами с конденсатором пара и перепускной трубой, снабженной регулируемым запорным клапаном, с радиатором и установка датчика температуры охлаждающей жидкости на трубопроводе, соединяющей зарубашечное пространство втулки с конденсатором пара, обеспечивают. The connection of the sleeve’s outside space with pipelines with a steam condenser and a bypass pipe equipped with an adjustable shut-off valve with a radiator and the installation of a coolant temperature sensor in the pipe connecting the sleeve’s outside space with a steam condenser are provided.

а) снижение металлоемкости, обусловленное уменьшением размеров радиатора из-за повышения температуры охлаждающей жидкости в конденсаторе, а также за счет уменьшения длины трудопроводов и числа насосов охлаждающей жидкости в связи с введением одноконтурной системы охлаждения;
б) снижение износа втулки цилиндра, обусловленное поддержанием оптимального уровня температуры охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве втулки.a) a decrease in metal consumption due to a decrease in the size of the radiator due to an increase in the temperature of the coolant in the condenser, and also due to a decrease in the length of the pipelines and the number of coolant pumps in connection with the introduction of a single-circuit cooling system;
b) reduced wear of the cylinder bushing, due to the maintenance of the optimum level of temperature of the coolant in the sleeve cavity space.

в) быстрый прогрев днища крышки при пуске двигателя, обеспечиваемый перепуском охлаждающей жидкости мимо конденсатора пара, а в результате снижение расхода топлива и повышение экологичности работы дизеля. c) rapid heating of the bottom of the cover when starting the engine, provided by bypassing the coolant past the steam condenser, and as a result, reducing fuel consumption and improving the environmental performance of the diesel engine.

(56) 1. Патент США N 4656974, кл. F 01 P 3/22, опубл. 1987. (56) 1. U.S. Patent No. 4,656,974, CL. F 01 P 3/22, publ. 1987.

2. Патент США N 4627397, кл. F 01 P 3/22, опублик. 1986. 2. US patent N 4627397, CL. F 01 P 3/22, published. 1986.

Claims

COOLING ENGINE radiator with air flow regulator and coolant pump, compensation tank connected by pipelines to the internal cavity towers, liquid level and steam pressure sensors installed in the inner cavity of the lid, a coolant temperature sensor, adjustable shut-off valves, one of which is located in the pipeline connecting the compensation tank to the inner lid cavity, and the other at the inlet to the steam condenser, and automatic a control element associated with sensors, valves and an air flow regulator, characterized in that, in order to reduce the metal consumption, the sleeve sleeve space is connected to a steam condenser and an additional but it is connected through one of the adjustable shut-off valves to the radiator of the heat removal circuit from the steam condenser, and the coolant temperature sensor is installed between the sleeve sleeve space and the steam condenser.