RU2160372C2 - Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 состоит из соединенных между собой водоперепускными каналами 2 рубашки охлаждения блока 3 цилиндров и рубашки охлаждения головки 4 блока цилиндров, водяного насоса 5, подключенного напорной полостью к водораспределительному каналу 6 блока цилиндров. Между водяным насосом 5 и распределительным каналом 6 установлен жидкостный охладитель масла 7, размещенный на боковой стенке рубашки охлаждения блока цилиндров 3. Водораспределительный канал 6 выполнен в корпусе 8 охладителя масла 7. Система содержит радиатор 9 с входной 10 и выходной 11 магистралями, двухпозиционный термостат 12, байпасный трубопровод 13. Подвод охлаждающей жидкости к байпасному трубопроводу 13 осуществляется с торца водораспределительного канала 6 через трубу, проходное сечение которой меньше, чем проходное сечение напорного участка системы, а производительность насоса выше пропускной способности рубашки охлаждения блока 3 цилиндров на выходе из блока. Изобретение позволяет повысить эффективность системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, обеспечить гарантированный кавитационный подпор в рубашке охлаждения блока цилиндров и высокую эффективность жидкостного охладителя масла при ограниченных его габаритах. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Известна система охлаждения форсированного двигателя внутреннего сгорания [1], содержащая жидкостный охладитель масла, включенный последовательно в потоке охлаждающей жидкости с рубашкой охлаждения двигателя, радиатор, водяной насос, байпасный трубопровод и два термостата. Жидкостный охладитель масла установлен в системе перед водяным насосом с возможностью подвода воды к водному насосу по параллельному охладителю масла трубопроводу. Регулировка подачи воды через охладитель масла производится термостатом. Недостатком такой системы является ее сложность из-за наличия второго термостата. Размещение охладителя масла перед водяным насосом увеличивает сопротивление на впуске в водяной насос, что весьма отрицательно сказывается на его производительность. Через охладитель масла невозможно пропустить количество воды большее, чем проходит через рубашку охлаждения двигателя. А это часто требуется для предотвращения перегрева масла.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания [2], содержащая соединенные между собой рубашки охлаждения блока и головки цилиндров двигателя, термостат, радиатор с входной и выходной магистралями, байпасный трубопровод, один конец которого соединен с входной, а другой с выходной магистралями радиатора, двухпозиционный термоклапана, установленный в месте соединения входной магистрали и байпасного трубопровода, охладитель масла, размещенный в полости, связанной с рубашкой охлаждения блока цилиндров. Система охлаждения имеет также водяной насос, напорный патрубок которого подключен к рубашке охлаждения блока цилиндров, а всасывающий - к выходной магистрали радиатора. Входная магистраль радиатора через двухпозиционный термоклапан соединена с рубашкой охлаждения головки цилиндров и байпасным трубопроводом. Полость охладителя масла выполнена с каналом, соединяющим напорный патрубок насоса с охладителем масла, а термостат установлен на входе в канал. Данная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеет ряд существенных недостатков. Наличие дополнительного термостата в системе усложняет ее конструкцию и снижает надежность. После запуска двигателя, снабженного предпусковым подогревом охлаждающей жидкости, при низкой температуре окружающего воздуха происходит слишком медленный разогрев охлаждающей жидкости масла в охладителе масла, так он подсоединен в систему параллельно потока охлаждающей жидкости, поступающей непосредственно в блок цилиндров и через охладитель проходит незначительное количество охлаждающей жидкости. Термостат на входе в охладитель усугубляет этот недостаток, так как реагирует только на температуру охлаждающей жидкости. Во время работы может произойти перегрев масла при холодной охлаждающей жидкости.

Известна также система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания [3], выбранная в качестве прототипа, содержащая соединенные между собой рубашку охлаждения блока цилиндров, жидкостный насос, подключенный напорной полостью к рубашке охлаждения блока цилиндров, радиатор, двухклапанный термостат, подключенный к всасывающему патрубку насоса при помощи байпасного трубопровода и жидкостный охладитель масла. Охладитель масла соединен с одной стороны с верхней зоной рубашки охлаждения блока цилиндров со стороны подключения напорной полости насоса, а с другой - со входом термостата. Данная система обладает большей надежностью, однако имеет и ряд существенных недостатков. Эта система также как и предыдущая после запуска двигателя, снабженного предпусковым подогревом охлаждающей жидкости, при низкой температуре окружающего воздуха не обеспечивает быстрого разогрева масла. Эффективность охладителя не очень высокая, так как через него проходит только незначительная часть охлаждающей жидкости к тому же предварительно подогретая в блоке цилиндров. Очень часто для снижения кавитационного разрушения гильз и внутренней полости рубашки охлаждения блока в блоке цилиндров поддерживается повышенное давление охлаждающей жидкости, создается кавитационный подпор. Давление жидкости в блоке обеспечивается за счет того, что минимальное пропускное сечение охлаждающей жидкости выполнено на выходе воды из блока цилиндров. Чем сильнее зажимается сечение протока воды на выходе блока цилиндров, тем выше давление охлаждающей жидкости, тем меньше кавитационное разрушение гильзы цилиндров. Однако данная система при обеспечении кавитационного подпора в рубашке цилиндров может не работать, так как перед водяным насосом может наступить разряжение, приводящее к закипанию охлаждающей жидкости и кавитационному разрушению крыльчатки водяного насоса.

Целью изобретения является повышение эффективности системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, обеспечение гарантированного кавитацинного подпора в рубашке охлаждения блока цилиндров и высокой эффективности жидкостного охладителя масла при ограниченных его габаритах.

Поставленная цель достигается тем, что в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей соединенные между собой водоперепускными каналами рубашку охлаждения блока и головки блока цилиндров, водяной насос, подключенный напорной полостью к водораспределительному каналу блока, обеспечивающему равномерный подвод охлаждающей жидкости к каждому из цилиндров, радиатор, двухпозиционный термостат, подключенный к всасывающему патрубку насоса при помощи байпасного трубопровода, а также жидкостный охладитель масла, согласно изобретению охладитель масла установлен в системе между водяным насосом и водораспределительным каналом. Водораспределительный канал соединен трубой с байпасным трубопроводом. Проходное сечение трубы меньше, чем проходное сечение напорного участка системы, а производительность насоса выше пропускной способности рубашки цилиндров на выходе из блока. Жидкостный охладитель масла установлен на боковой стенке рубашки охлаждения блока. Водораспределительный канал выполнен в корпусе охладителя масла, а подвод охлаждающей жидкости к байпасному трубопроводу обеспечивается с торца водораспределительного канала, обращенного к водяному насосу.

Новые существенные признаки предлагаемой системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания не присущи известным решениям (аналогу и прототипу) той же задачи.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - поставленной задачи.

На чертеже представлена схема системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 содержит соединенные между собой перепускными каналами 2 рубашки охлаждения блока 3 и головки блока 4 цилиндров двигателя 1. На двигателе 1 с приводом от коленчатого вала (не показано) установлен водяной насос 5, подключенный напорной полостью к водораспределительному каналу 6, обеспечивающему равномерный подвод охлаждающей жидкости к каждому из цилиндров. Между водяным насосом 5 и распределительным каналом 6 в систему охлаждения встроен жидкостный охладитель масла 7. Водораспределительный канал 6 выполнен в корпусе 8 охладителя масла 7. Система охлаждения содержит также радиатор 9 с входной 10 и выходной 11 магистралями, двухпозиционный термостат 12 и байпасный трубопровод 13, один конец которого соединен с входной 10, а другой - с выходной 11 магистралями радиатора 9. Двухпозиционный термостат 12 установлен на выходе 14 охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения головки блока цилиндров 4 в месте соединения входной магистрали 10 и байпасного трубопровода 13. Вход в водяной насос 5 соединен с выходной магистралью 11 радиатора 9. Выход из водяного насоса 5 соединен с охладителем масла трубопроводом 15. Торец водораспределительного канала 6, обращенный к водяному насосу 5, соединен трубой 16 с байпасным трубопроводом 13. Проходное сечение трубы 16 меньше, чем проходное сечение напорного участка системы, а производительность водяного насоса 5 выше пропускной способности водоперепускных каналов 2.

Система работает следующим образом. При низкой температуре окружающего воздуха охлаждающая жидкость циркулирует по малому контуру системы охлаждения. Через насос 5 и трубопровод 15 охлаждающая жидкость поступает в охладитель масла 7, а затем в водораспределительный канал 6 и рубашку охлаждения блока цилиндров 3. Через водоперепускные каналы 2 вода поступает в рубашку головки блока цилиндров 4, по каналу 14 - в термостат 12, из него в байпасный трубопровод 13, на вход в водяной насос 5. Так как пропускная способность каналов 2 меньше, чем производительность насоса 5, то в рубашке охлаждения блока цилиндров 3 создается избыточное давление охлаждающей жидкости. Это способствует кавитационной стойкости рубашки охлаждения блока цилиндров 3 и расположенных внутри нее гильз цилиндров. Часть охлаждающей жидкости, пройдя охладитель масла 7, через трубу 16 поступает вновь на вход водяного насоса. Это предотвращает разряжение охлаждающей жидкости на входе в водяной насос 5, срыв потока охлаждающей жидкости и кавитационное разрушение крыльчатки водяного насоса. Количество охлаждающей жидкости, проходящей через охладитель масла больше, чем количество охлаждающей жидкости, проходящей через рубашку охлаждения блока 3 и головки 4 цилиндров. Более интенсивная циркуляция охлаждающей жидкости в охладителе масла 7, чем в остальном напорном контуре способствует более интенсивной теплоотдаче масла в охлаждающую жидкость. Это позволяет повысить эффективность охладителя масла 7, а следовательно уменьшить его размер при обеспечении требуемой теплоотдачи масла в охлаждающую жидкость.

При повышенной температуре окружающего воздуха термостат 12 открывает подвод охлаждающей жидкости из канала 14 к входной магистрали 10 радиатора 9. Вход в байпасный трубопровод 13 перекрывается термостатом 12. Охлаждающая жидкость через радиатор 9 и выходную магистраль 11 поступает в насос 5. Остальной поток жидкости остается прежним.

Повышенная прокачка охлаждающей жидкости через охладитель масла 7 способствует повышению его эффективности и снижению температуры масла в двигателе 1 или при той же температуре масла позволяет выполнить охладитель масла 7 меньших размеров.

Источники информации
1. FR N 1568967, F 01 P 7/16, 1969.

2. SU N 1716180, F01P 3/20, 7/16, 1992.

Claims (2)

1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая соединенные между собой рубашки охлаждения блока и головки цилиндров двигателя, водяной насос, подключенный напорной полостью к водораспределительному каналу блока, обеспечивающему равномерный подвод охлаждающей жидкости к каждому из цилиндров, радиатор, двухпозиционный термостат, подключенный к всасывающему патрубку насоса при помощи байпасного трубопровода, а также жидкостный охладитель масла, отличающаяся тем, что жидкостный охладитель масла установлен в системе между водяным насосом и водораспределительным каналом, а водораспределительный канал соединен трубой с байпасным трубопроводом, причем проходное сечение трубы меньше, чем проходное сечение напорного участка системы, а производительность насоса выше пропускной способности рубашки цилиндра на выходе из блока.

2. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающаяся тем, что жидкостный охладитель масла установлен на боковой стенке рубашки охлаждения блока, водораспределительный канал выполнен в корпусе охладителя масла, а подвод охлаждающей жидкости к байпасному трубопроводу обеспечивается с торца водораспределительного канала, обращенного к водяному насосу.