RU2759167C1

RU2759167C1 - Engine cooling system

Info

Publication number: RU2759167C1
Application number: RU2021104685A
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Песенко; Владимир Викторович Сиваков; Сергей Семенович Грядунов
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2021-11-09

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of the automotive industry, namely to the cooling system of the internal combustion engine of a car. The cooling system of the engine installed in a sealed engine compartment, consists of the main and additional cooling systems, the main system is made with the possibility of removing the heated air entering the engine compartment. By installing a centrifugal fan, and then by means of an air duct, the flow is directed outside the engine compartment through its roof, and an additional system provides air circulation in the engine compartment in case of forcing a water obstacle. Cooling of the heated air is carried out by using an additional radiator, a pump and a coolant tank, which can be installed outside the engine compartment.

EFFECT: ensuring the operability and increasing the efficiency of the cooling system for a car that can move in an aqueous environment.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля.The invention relates to the field of automotive industry, namely to a cooling system for an internal combustion engine of a car.

Известна конструкция системы вентиляции моторного отсека (патент № RU 2460652, МПК B60K 11/06), состоящая из двух систем: первая система вентиляции выполнена с возможностью предотвращения попадания воздуха, проходящего через радиатор, в моторный отсек; и вторую систему вентиляции, выполненную с возможностью отвода тепла из моторного отсека, подачи воздуха из окружающей среды в заднюю часть моторного отсека и выпуска воздуха, нагретого в моторном отсеке, из выхода для отработавшего воздуха по направлению к передней части моторного отсека.The known design of the engine compartment ventilation system (patent No. RU 2460652, IPC B60K 11/06), consisting of two systems: the first ventilation system is designed to prevent the ingress of air passing through the radiator into the engine compartment; and a second ventilation system configured to remove heat from the engine compartment, supply ambient air to the rear of the engine compartment, and exhaust air heated in the engine compartment from the exhaust air outlet toward the front of the engine compartment.

Известна конструкция системы охлаждения вентилятора (патент № RU 2385808, МПК 11/00, F01Ρ 5/00), состоящая из системы охлаждения радиатора, вентилятора с муфтой, датчика температуры охлаждающей жидкости, охладителя надувочного воздуха, устройства для организации необходимого количества охладительного воздуха. Охладитель надувочного воздуха расположен между радиатором двигателя и вентилятором. Система охлаждения радиатора также содержит вискомуфту вентилятора с биметаллическим датчиком, крыльчатку вентилятора с повернутыми профилированными лопатками. Облицовка радиатора выполнена глухой. Воздухозаборники расположены на боковых панелях кабины в виде коробов прямоугольного сечения с ротационными решетками.The known design of the fan cooling system (patent No. RU 2385808, IPC 11/00, F01Ρ 5/00), consisting of a radiator cooling system, a fan with a clutch, a coolant temperature sensor, a charge air cooler, a device for organizing the required amount of cooling air. The charge air cooler is located between the engine radiator and the fan. The radiator cooling system also contains a viscous fan coupling with a bimetallic sensor, a fan impeller with rotated profiled blades. The radiator lining is made deaf. Air intakes are located on the side panels of the cab in the form of rectangular boxes with rotary grilles.

Известна конструкция системы охлаждения вентилятора (патент № RU 58081, МПК 11/04), включающая в себя предрадиаторную камеру, радиатор, вентилятор и кожух вентилятора, охватывающий часть радиатора, отличающаяся тем, что она содержит перегородку, примыкающую к поверхности радиатора, устанавливаемую в предрадиаторной камере в плоскости кромки кожуха вентилятора и разделяющую зону, охваченную кожухом, и свободную зону радиатора.The known design of the fan cooling system (patent No. RU 58081, IPC 11/04), which includes a pre-radiator chamber, a radiator, a fan and a fan casing covering a part of the radiator, characterized in that it contains a partition adjacent to the surface of the radiator, installed in the pre-radiator chamber in the plane of the edge of the fan casing and separating the area covered by the casing and the free area of the radiator.

Известна конструкция системы охлаждения вентилятора (патент № RU 2699159, МПК F01Ρ 5/06), включающая охладитель 1 жидкого теплоносителя с кожухом 2, снабженный обечайкой 3. В обечайке размещена крыльчатка 4, установленная на приводном валу 5. За крыльчаткой 4 без контакта с приводным валом 5 и ступицей 6 крыльчатки 4 установлена неподвижная шайба 7. Выполнение шайбы 7 полой с возможностью принудительного нагнетания в ее полость 8 воздуха через тангенциально соединенные с ней патрубки 10 и выхода струи воздуха через кольцевую щель 9, выполненную на наружной цилиндрической поверхности неподвижной шайбы, позволяет сформировать второй направленный воздушный поток.The known design of the fan cooling system (patent No. RU 2699159, IPC F01Ρ 5/06), including a cooler 1 of a liquid heat carrier with a casing 2, equipped with a shell 3. The shell contains an impeller 4, mounted on the drive shaft 5. Behind the impeller 4 without contact with the drive the shaft 5 and the hub 6 of the impeller 4 installed a fixed washer 7. Making the washer 7 hollow with the possibility of forced injection of air into its cavity 8 through tangentially connected pipes 10 and the exit of the air stream through the annular slot 9 made on the outer cylindrical surface of the fixed washer allows form a second directed air stream.

Известна конструкция системы охлаждения бронетранспортера БТР-80, который имеет возможность плавания, это подразумевает герметичность его корпуса, чтобы не утонуть. В связи с этим применение обычного осевого вентилятора для системы охлаждения двигателя невозможно, ведь воздух некуда выдувать, поэтому был применен центробежный вентилятор, который направляет воздушный поток перпендикулярно оси двигателя (Петров А.В., Медведев А.Г. и др. Общее устройство и техническое обслуживание БТР-80: учебное пособие. Саратов, 2003, 121 с.).The known design of the cooling system of the armored personnel carrier BTR-80, which has the ability to float, this implies the tightness of its body, so as not to drown. In this regard, the use of a conventional axial fan for the engine cooling system is impossible, because there is nowhere to blow out the air, so a centrifugal fan was used, which directs the air flow perpendicular to the engine axis (Petrov A.V., Medvedev A.G. et al. General arrangement and maintenance of the BTR-80: a tutorial, Saratov, 2003, 121 p.).

Данная конструкция имеет ряд недостатков: применение механического привода вентилятора от двигателя, необходимость подготовки системы охлаждения двигателя к форсированию водной преграды путем установки воздухозабортной трубы.This design has a number of disadvantages: the use of a mechanical fan drive from the engine, the need to prepare the engine cooling system for forcing a water barrier by installing an air intake pipe.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение работоспособности и повышение эффективности системы охлаждения для автомобиля, имеющего возможность движения в условиях водной среды.The problem to be solved by the claimed invention is to ensure the operability and increase the efficiency of the cooling system for a car that can move in an aquatic environment.

Данная задача достигается за счет того, что предлагается система охлаждения двигателя, установленного в герметичном моторном отсеке, состоящая из основной и дополнительной система охлаждения, основная система выполнена с возможностью удаления поступающего в моторный отсек нагреваемого воздуха, при помощи установки центробежного вентилятора, а затем, посредством воздуховода, направляет поток за пределы моторного отсека через его крышу, а дополнительная система обеспечивает циркуляцию воздуха в моторном отсеке в случае форсирования водного препятствия, при этом охлаждение нагреваемого воздуха осуществляется путем использования дополнительного радиатора, помпы и резервуара с охлаждающей жидкостью, который может быть установлен за пределами моторного отсека.This task is achieved due to the fact that it offers a cooling system for an engine installed in a sealed engine compartment, consisting of a main and an additional cooling system, the main system is made with the ability to remove heated air entering the engine compartment by installing a centrifugal fan, and then, by air duct, directs the flow outside the engine compartment through its roof, and an additional system ensures air circulation in the engine compartment in the event of a water obstacle forcing, while the heated air is cooled by using an additional radiator, pump and a reservoir with coolant, which can be installed behind outside the engine compartment.

Создание плавающего автомобиля первым делом должно быть связано с герметизацией моторного отсека, которую данное решение обеспечить не сможет. Осевой вентилятор не даст сделать стенку за ним герметичной, поскольку поток нагретого воздуха выходит параллельно оси двигателя, однако центробежный вентилятор, направляющий поток воздуха перпендикулярно оси вращения двигателя, даст возможность герметизации моторного отсека. Основная система охлаждения работает в обычных условиях, при движении по суше, вспомогательная - при преодолении водной преграды.The first step in creating a floating car should be related to the sealing of the engine compartment, which this solution cannot provide. The axial fan will not allow the wall behind it to be sealed, since the heated air flow comes out parallel to the engine axis, however, a centrifugal fan directing the air flow perpendicular to the engine rotation axis will make it possible to seal the engine compartment. The main cooling system works under normal conditions when driving on land, the auxiliary cooling system - when overcoming a water obstacle.

Устройство системы охлаждения двигателя поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид двигателя с работой основной системы охлаждения, на фиг. 2 - при форсировании водной преграды, на фиг. 3 - общий вид автомобиля при форсировании водой преграды.The device of the engine cooling system is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of the engine with the operation of the main cooling system, FIG. 2 - when forcing a water barrier, in Fig. 3 is a general view of the car when the water is forcing an obstacle.

Устройство состоит из двигателя 1, патрубков 2, датчика включения электродвигателя 3, центробежного вентилятора 4, кожуха центробежного вентилятора 5, электродвигателя 6, радиатор системы охлаждения 7, водяного насоса 8, воздухозаборника 9, воздуховода 10, заслонок 11, приводов 12, дополнительного радиатора 13, помпы 14 и резервуара с охлаждающей жидкостью (условно не показан), двигатель при этом устанавливается в герметичном моторном отсеке 15.The device consists of an engine 1, nozzles 2, a sensor for turning on an electric motor 3, a centrifugal fan 4, a casing of a centrifugal fan 5, an electric motor 6, a radiator for a cooling system 7, a water pump 8, an air intake 9, an air duct 10, dampers 11, drives 12, an additional radiator 13 , a pump 14 and a reservoir with a coolant (conventionally not shown), while the engine is installed in a sealed engine compartment 15.

Работает устройство на суше и охлаждение двигателя происходит по основной система охлаждения следующим образом: работая, двигатель 1 (фиг. 1) выделяет тепло, металлические стенки двигателя передают тепло в охлаждающую жидкость, которая двигается по патрубку 2 в радиатор системы охлаждения 7 при помощи водяного насоса 8. Радиатор 7 имеет множество ребер для более эффективного рассеивания тепла в воздухе.The device works on land and the engine is cooled according to the main cooling system as follows: when working, the engine 1 (Fig. 1) emits heat, the metal walls of the engine transfer heat to the coolant, which moves along the pipe 2 to the radiator of the cooling system 7 using a water pump 8. The radiator 7 has a plurality of fins for more efficient heat dissipation in the air.

При превышении рабочей температуры охлаждающей жидкости в радиаторе системы охлаждения 7 датчик включения электродвигателя 3 запускает электродвигатель 6 с закрепленным на нем центробежным вентилятором 4, который находится в закрытом кожухе 5. Вращающийся центробежный вентилятор 4 создает всасывающий поток холодного забортного воздуха, поступающего из воздухозаборника 9, находящегося на крыше моторного отсека 15. Воздух проходит через радиатор системы охлаждения 7, нагревается, забирая тепло от охлаждающей жидкости, и через воздуховод 10 выбрасывается из моторного отсека в окружающую среду. Охлаждающая жидкость двигается обратно от радиатора 7 по патрубку 2 в рубашку охлаждения двигателя 1, цикл повторяется. Поскольку центробежный вентилятор 4 создает, разрежение, а моторный отсек герметичен (снизу), воздух поступает в него через воздухозаборник 9 на крыше, что позволяет потоку дополнительно обдувать двигатель 1, прежде чем пройти через радиатор 7, повышая эффективность охлаждения.When the operating temperature of the coolant in the radiator of the cooling system 7 is exceeded, the sensor for turning on the electric motor 3 starts the electric motor 6 with a centrifugal fan 4 attached to it, which is located in a closed casing 5. The rotating centrifugal fan 4 creates a suction flow of cold outside air coming from the air intake 9 located on the roof of the engine compartment 15. The air passes through the radiator of the cooling system 7, heats up, taking heat from the coolant, and through the air duct 10 is discharged from the engine compartment into the environment. The coolant moves back from the radiator 7 through the branch pipe 2 to the engine cooling jacket 1, the cycle is repeated. Since the centrifugal fan 4 creates a vacuum, and the engine compartment is sealed (from below), air enters it through the air intake 9 on the roof, which allows the flow to additionally blow the engine 1 before passing through the radiator 7, increasing the cooling efficiency.

В случае форсирования водной преграды, охлаждение двигателя происходит по вспомогательной система охлаждения следующим образом, опасность попадания забортной воды в моторный отсек 15 через воздухозаборник 9 или воздуховод 10, расположенные на крыше моторного отсека. Для предотвращения этого перед началом форсирования водной преграды воздухозаборник 9 и воздуховод 10 по команде водителя закрываются заслонками 11 посредством привода заслонок 12 и воздух начинает циркулировать внутри моторного отсека, при этом его охлаждение обеспечивается дополнительным радиатором 13 с охлаждающей жидкостью, подаваемой из резервуара (условно не показан), находящегося за пределами герметичного отсека, с помощью помпы 14. Нагретая охлаждающая жидкость в резервуаре может дополнительно охлаждаться заборной водой. Таким образом, использование дополнительной системы охлаждения позволяет обеспечить предотвращение попадания воды в герметичный моторный отсек и охлаждение двигателя в случае форсирования водной преграды. После ее прохождения по команде водителя заслонки 11 посредством привода заслонок 12 открываются и забортный воздух идет через основную систему охлаждения, а помпа вспомогательной системы охлаждения отключается.In the case of forcing a water barrier, the engine is cooled through the auxiliary cooling system as follows, there is a danger of seawater entering the engine compartment 15 through the air intake 9 or the air duct 10 located on the roof of the engine compartment. To prevent this, before the start of forcing the water barrier, the air intake 9 and the air duct 10, at the command of the driver, are closed by the dampers 11 by means of the dampers drive 12 and the air begins to circulate inside the engine compartment, while its cooling is provided by an additional radiator 13 with coolant supplied from the reservoir (conventionally not shown ) located outside the sealed compartment using a pump 14. The heated coolant in the tank can be additionally cooled by intake water. Thus, the use of an additional cooling system makes it possible to prevent the ingress of water into the sealed engine compartment and to cool the engine in the event of forcing a water barrier. After its passage, at the command of the driver, the flaps 11 open by means of the flaps 12 drive and the outside air flows through the main cooling system, and the pump of the auxiliary cooling system is turned off.

Claims

The cooling system of an engine installed in a sealed engine compartment, characterized in that it consists of a main and additional cooling systems, the main system is designed to remove the heated air entering the engine compartment by installing a centrifugal fan, and then, through an air duct, directs the flow through the limits of the engine compartment through its roof, and an additional system ensures air circulation in the engine compartment in the event of a water obstacle forcing, while the heated air is cooled by using an additional radiator, pump and a reservoir with coolant, which can be installed outside the engine compartment.