RU76077U1

RU76077U1 - COOLING SYSTEM FOR DIESEL ENGINE WITH COOLER FOR RECYCLED GASES

Info

Publication number: RU76077U1
Application number: RU2008116051/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Давыдович Блинов; Дмитрий Владимирович Епифанов; Вадим Сергеевич Красавин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод"
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2008-09-10

Abstract

Система охлаждения дизельного двигателя с охладителем рециркулируемых газов предназначена для повышения потребительских свойств и экологических характеристик автомобиля с дизельным двигателем. Для этого к внутреннему контуру системы охлаждения дизельного двигателя подключены патрубки подвода и отвода охлаждающей жидкости к охладителю рециркулируемых газов, обеспечивающие движение охлаждающей жидкости относительно рециркулируемых газов в противоположном направлении по схеме «сложный перекрест с противотоком». За счет такого конструктивного исполнения системы охлаждения происходит снижение времени прогрева дизельного двигателя после его запуска и начала движения автомобиля, особенно в холодное время года, и, соответственно, снижение количества выбросов вредных веществ с отработавшими газами.The cooling system of a diesel engine with a recirculated gas cooler is designed to improve the consumer properties and environmental characteristics of a car with a diesel engine. To do this, the inlet and outlet pipes of the coolant are connected to the internal circuit of the cooling system of the diesel engine to the recirculated gas cooler, which ensure the movement of the coolant relative to the recirculated gases in the opposite direction according to the “complex cross-flow” circuit. Due to such a design of the cooling system, the diesel engine warms up after it starts and the vehicle starts to move, especially in the cold season, and, accordingly, the amount of harmful substances emitted by the exhaust gases decreases.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к системе охлаждения дизельного двигателя, содержащей охладитель рециркулируемых газов (в дальнейшем - системе охлаждения).The utility model relates to the field of engine building, namely, to a cooling system of a diesel engine containing a recirculated gas cooler (hereinafter referred to as a cooling system).

Известна система охлаждения, предназначенная для охлаждения деталей дизельного двигателя и рециркулируемых газов системы рециркуляции, содержащая внутренний контур охлаждения, к которому параллельно подключен внешний контур охлаждения, включающий термостат и радиатор. Параллельно к радиатору подключен контур охлаждения рециркулируемых газов, содержащий циркуляционный электрический насос и охладитель, в котором рециркулируемые газы и охлаждающая их жидкость движутся в одном направлении по схеме «сложный перекрест с прямотоком» (см. патент GB 2316445, fig.2, МПК: F01P 3/20; F02B 29/00; F02M 25/07, дата публикации - 1998-02-25).A known cooling system for cooling parts of a diesel engine and recirculated gases of a recirculation system, comprising an internal cooling circuit to which an external cooling circuit including a thermostat and a radiator is connected in parallel. In parallel to the radiator, a recirculating gas cooling circuit is connected containing an electric circulation pump and a cooler in which the recirculated gases and their cooling liquid move in the same direction according to the “complex cross-flow” pattern (see patent GB 2316445, fig.2, IPC: F01P 3/20; F02B 29/00; F02M 25/07, publication date - 1998-02-25).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, следует отнести подключение охладителя рециркулируемых газов к внешнему контуру охлаждения, исключающее использование отводимой теплоты в охладителе для нагрева охлаждающей жидкости во внутреннем контуре охлаждения и, соответственно, деталей дизельного двигателя до рабочих температур после его запуска и начала движения автомобиля, особенно в холодное время года. Кроме того, подключение охладителя рециркулируемых газов к системе охлаждения по схеме «сложный перекрест с прямотоком» при прочих равных условиях ограничивает глубину охлаждения рециркулируемых газов и, соответственно, эффект применения охладителя.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known solution should include the connection of the recirculated gas cooler to the external cooling circuit, which excludes the use of the removed heat in the cooler to heat the cooling liquid in the internal cooling circuit and, accordingly, the diesel engine parts to operating temperatures after its launch and the beginning of the movement of the car, especially in the cold season. In addition, the connection of the recirculated gas cooler to the cooling system according to the “complex cross-flow” scheme, ceteris paribus, limits the depth of cooling of the recirculated gases and, accordingly, the effect of using the cooler.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является система охлаждения, содержащая внутренний контур охлаждения, включающий водяной насос с впускным патрубком, рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения головки цилиндров, жидкостно-масляный теплообменник, радиатор отопителя салона автомобиля, и внешний контур охлаждения, параллельно подключенный к внутреннему контуру охлаждения и включающий термостат и радиатор. После жидкостно-масляного теплообменника внутренний контур охлаждения дополнительно содержит циркуляционный электрический насос и трехходовой кран, регулирующий подачу охлаждающей жидкости в радиатор отопителя салона автомобиля или к водяному насосу (см. патент на изобретение №2293856 МПК: F01P 3/20; F01P 11/08, дата публикации - 20.02.2007 г.).The closest device of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is a cooling system comprising an internal cooling circuit including a water pump with an inlet pipe, a cylinder block cooling jacket, cylinder head cooling channels, a liquid-oil heat exchanger, a passenger compartment heater radiator, and an external cooling circuit connected in parallel to the internal cooling circuit and including a thermostat and a radiator. After the liquid-oil heat exchanger, the internal cooling circuit additionally contains a circulation electric pump and a three-way valve that regulates the supply of coolant to the radiator of the vehicle interior heater or to the water pump (see patent for invention No. 2293856 IPC: F01P 3/20; F01P 11/08, publication date - February 20, 2007).

К причинам препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, является большое время нагрева охлаждающей жидкости во внутреннем контуре охлаждения и, соответственно, деталей дизельного двигателя до рабочих температур после его запуска и начала движения автомобиля, связанное с ограниченным количеством теплоты, дополнительно поступающей в охлаждающую жидкость от жидкостно-масляного теплообменника при работе двигателя на пониженных нагрузках. С одной стороны, ухудшаются потребительские свойства автомобиля из-за ограничения мощности, развиваемой дизельным двигателем при его прогреве, с другой стороны, повышенные механические потери приводят к повышенному количеству выбросов вредных веществ с отработавшими газами в атмосферу. Кроме того, система рециркуляции дизельного двигателя без охладителя рециркулируемых газов, подключаемого к системе охлаждения, при снижении количества вредных выбросов оксидов азота существенно повышает количество вредных выбросов дисперсных частиц с отработавшими газами.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype, there is a large time for heating the coolant in the internal cooling circuit and, accordingly, parts of the diesel engine to operating temperatures after it starts and the vehicle starts to move, associated with a limited amount of heat additionally entering the coolant from a liquid-oil heat exchanger when the engine is operating at reduced loads. On the one hand, the consumer properties of the car are deteriorating due to the limited power developed by the diesel engine when it is warming up, on the other hand, increased mechanical losses lead to an increased amount of emissions of harmful substances from the exhaust gases into the atmosphere. In addition, a diesel engine recirculation system without a recirculating gas cooler connected to the cooling system, while reducing the amount of harmful emissions of nitrogen oxides, significantly increases the amount of harmful emissions of dispersed particles with exhaust gases.

Сущность полезной модели - улучшение потребительских свойств и экологических характеристик автомобиля с дизельным двигателем, внутренний контур охлаждения которого снабжен охладителем рециркулируемых газов.The essence of the utility model is the improvement of consumer properties and environmental characteristics of a car with a diesel engine, the internal cooling circuit of which is equipped with a recirculated gas cooler.

Технический результат:Technical result:

- снижение времени нагрева охлаждающей жидкости во внутреннем контуре охлаждения и, соответственно, деталей дизельного двигателя до рабочих температур после его запуска и начала движения автомобиля;- reducing the heating time of the coolant in the internal cooling circuit and, accordingly, the details of the diesel engine to operating temperatures after it starts and the car starts to move;

- одновременное снижение вредных выбросов оксидов азота и дисперсных частиц с отработавшими газами на всех режимах работы дизельного двигателя;- simultaneous reduction of harmful emissions of nitrogen oxides and particulate matter with exhaust gases in all operating modes of a diesel engine;

- повышение эффективности работы отопителя салона автомобиля. Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в системе охлаждения, содержащей внутренний контур охлаждения, включающий водяной насос с впускным патрубком, рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения головки цилиндров, жидкостно-масляный теплообменник и внешний контур охлаждения, параллельно подключенный к внутреннему контуру охлаждения и включающий термостат и радиатор, особенностью является то, что для снижения времени нагрева охлаждающей жидкости и деталей дизельного двигателя до рабочих температур после его запуска и начала движения автомобиля, внутренний контур охлаждения снабжен охладителем рециркулируемых газов с патрубками подвода и отвода охлаждающей жидкости, причем патрубок подвода охлаждающей жидкости размещен со стороны выхода рециркулируемых газов из охладителя, а патрубок отвода охлаждающей жидкости размещен со стороны входа рециркулируемых газов в охладитель, обеспечивая движение рециркулируемых газов и охлаждающей их жидкости в противоположных направлениях по схеме «сложный перекрест с противотоком», кроме этого, для одновременного снижения вредных выбросов оксидов азота и дисперсных частиц с отработавшими - improving the efficiency of the heater of the passenger compartment. The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved in that in a cooling system comprising an internal cooling circuit including a water pump with an inlet pipe, a cylinder block cooling jacket, cylinder head cooling channels, a liquid-oil heat exchanger and an external cooling circuit connected in parallel to the internal cooling circuit and including thermostat and radiator, the feature is that to reduce the heating time of the coolant and diesel engine parts to operating temperatures after it starts and the vehicle starts to move, the internal cooling circuit is equipped with a recirculated gas cooler with pipes for supplying and discharging coolant, moreover, a pipe for supplying coolant is located on the outlet side of the recirculated gases from the cooler, and a pipe for discharging coolant is located on the inlet side of the recirculated gases into the cooler, providing the movement of recirculated gases and their cooling liquid in opposite directions according to the "complex intersection with otivotokom ", in addition, to simultaneously reduce harmful emissions of nitrogen oxides and dispersed particles with spent

газами на всех режимах работы дизельного двигателя, охладитель рециркулируемых газов размещен между рубашкой охлаждения блока цилиндров и впускным патрубком водяного насоса. Для повышения эффективности работы отопителя салона автомобиля охладитель рециркулируемых газов размещен между жидкостно-масляным теплообменником и впускным патрубком водяного насоса.gases in all operating modes of the diesel engine, a recirculating gas cooler is placed between the cooling jacket of the cylinder block and the inlet pipe of the water pump. To increase the efficiency of the vehicle interior heater, a recirculating gas cooler is placed between the liquid-oil heat exchanger and the water pump inlet pipe.

Выполнение системы рециркуляции ОГ описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет улучшить потребительские свойства и экологические характеристики автомобиля с дизельным двигателем.The implementation of the exhaust gas recirculation system in the manner described above using the entire proposed set of essential features can improve the consumer properties and environmental characteristics of a car with a diesel engine.

Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:The following illustrations are provided to illustrate this utility model:

на фиг.1 - схема работы внутреннего контура системы охлаждения при подключении охладителя рециркуляционных газов к рубашке охлаждения блока цилиндров после запуска дизельного двигателя;figure 1 - diagram of the internal circuit of the cooling system when connecting the cooler recirculation gases to the cooling jacket of the cylinder block after starting the diesel engine;

на фиг.2 - схема работы системы охлаждения дизельного двигателя и отопителя салона автомобиля при подключении охладителя рециркуляционных газов к жидкостно-масляному теплообменнику после нагрева охлаждающей жидкости до рабочей температуры.figure 2 - diagram of the cooling system of a diesel engine and a passenger compartment heater when connecting the recirculating gas cooler to a liquid-oil heat exchanger after heating the coolant to operating temperature.

Система охлаждения дизельного двигателя 1 с охладителем 2 рециркулируемых газов содержит внутренний контур охлаждения, включающий водяной насос 3 с впускным патрубком 4, рубашку охлаждения блока цилиндров 5, каналы охлаждения головки цилиндров 6, жидкостно-масляный теплообменник 7 и внешний контур охлаждения, параллельно подключенный к внутреннему контуру охлаждения и включающий термостат 8 и радиатор 9. Внутренний контур охлаждения снабжен охладителем 2 рециркулируемых газов с патрубками подвода 10 и отвода 11 охлаждающей жидкости. Патрубок подвода 10 охлаждающей жидкости размещен со стороны выхода рециркулируемых газов из охладителя 2, а патрубок отвода 11 охлаждающей жидкости размещен со стороны входа рециркулируемых The cooling system of a diesel engine 1 with a recirculated gas cooler 2 contains an internal cooling circuit, including a water pump 3 with an inlet pipe 4, a cooling jacket for the cylinder block 5, cooling channels for the cylinder head 6, a liquid-oil heat exchanger 7, and an external cooling circuit connected in parallel to the internal a cooling circuit and including a thermostat 8 and a radiator 9. The internal cooling circuit is equipped with a cooler 2 of recirculated gases with pipes for supply 10 and outlet 11 of the coolant. The pipe for supplying coolant 10 is placed on the outlet side of the recirculated gases from the cooler 2, and the pipe outlet of coolant 11 is placed on the side of the inlet of the recirculated

газов в охладитель 2. По первому варианту исполнения охладитель 2 рециркулируемых газов размещен между рубашкой охлаждения блока цилиндров 5 и впускным патрубком 4 водяного насоса 3. По второму варианту исполнения охладитель 2 рециркулируемых газов размещен между жидкостно-масляным теплообменником 7 и впускным патрубком 4 водяного насоса 3 (см. рис.1, 2).gases to cooler 2. According to the first embodiment, the recirculated gas cooler 2 is placed between the cooling jacket of the cylinder block 5 and the inlet pipe 4 of the water pump 3. According to the second embodiment, the recirculated gas cooler 2 is placed between the liquid-oil heat exchanger 7 and the inlet pipe 4 of the water pump 3 (see Fig. 1, 2).

Система охлаждения работает следующим образом.The cooling system operates as follows.

Первый вариант исполнения системы охлаждения. После запуска холодного дизельного двигателя 1 охлаждающая жидкость во внутреннем контуре циркуляции с помощью водяного насоса 3 направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров 5, где происходит ее нагревание от цилиндров дизельного двигателя 1 и разделение на два параллельных потока. Первый поток охлаждающей жидкости направляется в каналы охлаждения головки цилиндров 6, где происходит ее дальнейшее нагревание. Далее охлаждающая жидкость поступает в жидкостно-масляный теплообменник 7, где она охлаждается, поскольку часть ее теплоты идет на подогрев холодного смазочного масла. Второй поток охлаждающей жидкости направляется в охладитель 2 рециркулируемых газов. Оба параллельных потока внутреннего контура циркуляции поступают во впускной патрубок 4 водяного насоса 3. После начала движения автомобиля рециркулируемые газы из выпускного коллектора 12 через охладитель 2 поступают во впускной трубопровод 13. В охладителе 2 теплота от рециркулируемых газов идет на нагревание охлаждающей жидкости. Внешний контур циркуляции открывается с помощью термостата 8 по достижении охлаждающей жидкостью заданной рабочей температуры (см. рис.1).The first version of the cooling system. After starting the cold diesel engine 1, the coolant in the internal circulation circuit is sent to the cooling jacket of the cylinder block 5 by means of a water pump 3, where it is heated from the cylinders of diesel engine 1 and divided into two parallel flows. The first coolant stream is directed into the cooling channels of the cylinder head 6, where it is further heated. Next, the coolant enters the liquid-oil heat exchanger 7, where it is cooled, since part of its heat goes to the heating of cold lubricating oil. The second coolant stream is directed to the recirculated gas cooler 2. Both parallel flows of the internal circulation loop enter the inlet pipe 4 of the water pump 3. After the vehicle starts to move, the recirculated gases from the exhaust manifold 12 through the cooler 2 enter the inlet pipe 13. In the cooler 2, the heat from the recirculated gases is used to heat the coolant. The external circulation circuit is opened using the thermostat 8 when the coolant reaches the set operating temperature (see Fig. 1).

Второй вариант исполнения системы охлаждения. После запуска холодного дизельного двигателя 1 охлаждающая жидкость во внутреннем контуре циркуляции с помощью водяного насоса 3 направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров бив каналы охлаждения головки цилиндров 6. Подогретая охлаждающая жидкость поступает в жидкостно-масляный The second embodiment of the cooling system. After starting the cold diesel engine 1, the coolant in the internal circulation circuit is sent through the water pump 3 to the cooling jacket of the cylinder block by breaking the cooling channels of the cylinder head 6. The heated coolant enters the liquid-oil

теплообменник 7, где она охлаждается, далее, через охладитель 2 рециркулируемых газов, она поступает во впускной патрубок 4 водяного насоса 3. После начала движения охладитель 2 рециркулируемых газов ускоряет прогрев охлаждающей жидкости до заданной рабочей температуры. Охлаждающая жидкость может быть использована в отопителе салона автомобиля. Для поддержания оптимального теплового баланса работающего дизельного двигателя с помощью термостата 8 подключается внешний контур циркуляции (см. рис.2).the heat exchanger 7, where it is cooled, then through the cooler 2 of recirculated gases, it enters the inlet pipe 4 of the water pump 3. After the start of movement, the cooler 2 of recirculated gases accelerates the heating of the coolant to a predetermined operating temperature. Coolant can be used in the car interior heater. To maintain the optimal heat balance of a running diesel engine, an external circulation circuit is connected using the thermostat 8 (see Fig. 2).

Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными системами охлаждения повышаются потребительские свойства и экологические характеристики автомобиля с дизельным двигателем.The advantage of the claimed utility model is that, in comparison with the known cooling systems, the consumer properties and environmental characteristics of a car with a diesel engine are increased.

Claims

1. A diesel engine cooling system with a recirculating gas cooler comprising an internal cooling circuit including a water pump with an inlet pipe, a cylinder block cooling jacket, cylinder head cooling channels, a liquid-oil heat exchanger, and an external cooling circuit connected in parallel to the internal cooling circuit and comprising a thermostat and a radiator, characterized in that the internal cooling circuit is equipped with a recirculated gas cooler with pipes for supplying and discharging coolant awns.

2. The system according to claim 1, characterized in that the coolant supply pipe is located on the outlet side of the recirculated gases from the cooler, and the coolant pipe is located on the intake side of the recirculated gases into the cooler.

3. The system according to claim 1, characterized in that the recirculated gas cooler is located between the cooling jacket of the cylinder block and the inlet pipe of the water pump.

4. The system according to claim 1, characterized in that the recirculated gas cooler is located between the liquid-oil heat exchanger and the inlet pipe of the water pump.