Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння

1 Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння, яка має двигун, розміщений в моторно-трансмісійному відділенні (МТВ) в передній частині бойової машини, і покрівлю МТВ, в якій розташовані елементи системи охолодження двигуна - радіатори рідини та мастила, компенсаційний бачок, та елементи газовипускної системи газовий ресивер з соплами і ежектор, яка відрізняється тим, що газохід обладнаний термоізольованим кожухом, який розміщений над двигуном поперек моторно-трансмюшного відділення і з єднаний з газовим ресивером, на вході якого розташований дифузор, причому газохід виконаний складеним із окремих секцій, з'єднаних між собою за допомогою теплових компенсаторів, а всередині криволінійних ділянок газоходу рівномірно уздовж лінії вигину каналу розташовані напрямні лопатки, виконуючі роль подільника потоку відпрацьованих газів двигуна 2 Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння по п 1, яка відрізняється тим, що КІЛЬ КІСТЬ напрямних лопаток в газоході визначається із співвідношення п = 2—Г-, Де Dr - діаметр (або розмір в поперечному перерізі) газоходу, ti=(0,15-r 0,6) Dr - величина хорди лопатки, а відстань між хордами лопаток в газоході задовольняє співвідношенню п_ L п+1 Де п - КІЛЬКІСТЬ лопаток в газоході О 00 (О ю Винахід стосується галузі машинобудування і, зокрема, виконання систем охолодження двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), наприклад, дизеля бойової броньованої машини з випаровуванням і компенсацією охолоджувача в замкненому циклі Відомий ДВЗ по авторському СВІДОЦТВІ СРСР №928047, кп F01P3/22, 1980p, який має систему охолодження, що включає контур високотемпературного охолодження порожнин двигуна з радіаторами для охолодження пару рідини та мастила, випускний трубопровід, до якого підключений газоповітряний ежектор, розміщений перед фронтом радіаторів Кінцевий участок випускного трубопроводу споряджений соплом Лаваля, який розміще ний перед ежектором і споряджений дозатором для подачі рідини в її розширювальну частину, а між соплом Лаваля і ежектором виконана камера змішування, діаметр якої рівний максимальному діаметру сопла Лаваля Таке конструктивне виконання системи охолодження ДВЗ підвищує ефективність його охолодження Але складність конструкції системи охолодження двигуна, недосконалість проточної частини ежектора не забезпечує плавної течи газу та повітря, внаслідок чого ежектор має великий опір, а, значить, недостатнє охолодження радіаторів рідини та мастила Відома також система охолодження ДВЗ, ди 59468 зеля танка, яка описана в книзі "Объект 447А (437А) Техническое описание и инструкция по эксплуатации" Книга вторая Москва, Военное издательство, 1985г стр 329 331, рис 159 На цьому танку та і на інших його модифікаціях, ДВЗ розташований в кормі (задній частині танку), має ежекційну систему охолодження і містить контур високотемпературного охолодження порожнин двигуна з радіаторами для охолодження пару рідини та мастила, випускний трубопровід В покрівлі моторно-трансмісійного відділення (МТВ) розташовані елементи системи охолодження ДВЗ радіатори рідини і мастила, компенсаційний бачок, а також елементи газовипускної системи газовий ресивер з соплами та ежектор Охолодження рідини та мастила в радіаторах здійснюється повітрям, що протягується за рахунок енергії випускних газів, які надходять із двигуна в газовий ресивер, а із нього через сопла - в ежектор Недоліком цієї системи охолодження ДВЗ є недосконалість проточної частини ежектора, складеного із камери змішування і дифузора, одна із площин якого утворена поворотною заслінкою, встановленою у відкритому положенні, і листами, закріпленими до покрівлі моторно-трансмісійного відділення (МТВ) Конструкція такого ежектора не забезпечує плавної безвідривної течи ежектуючого газу і ежектуємого повітря Ежектор має великий опір, що знижує його продуктивність і ефективність системи охолодження в цілому із-за чого неможливо повністю використати потужність двигуна танка по температурному режиму в умовах підвищених температур навколишнього середовища В останній час ВІТЧИЗНЯНІ бойові машини перетерплюють модернізацію існуючого парку в військових частинах Особливо інтенсивно ведеться пошук по розміщенню силової установки Одним із важливих вимагань, пред'являємих до компоновки при розробці та глибокій модернізації бойових броньованих машин є забезпечення можливості використання його шасі (бази) для створення машин різного призначення, які володіли б однаковою з ним рухомістю і виконанням своїх функціональних завдань Виконання завдань по базовості на практиці означає здійснення можливості переднього або заднього розміщення моторно - транмісійного відділення (МТВ) На підприємстві є розробки по розміщенню дизельного двигуна типу 5ТД в передньому (носовому) ВІДДІЛІ бойової машини Але при передньому розміщенні силової установки із-за складної конструкції газоходу (вигини в каналах потоку випускних газів) і недосконалість ежекційної системи охолодження виникають труднощі по забезпеченню експлуатаційних характеристик двигуна при експлуатації бойової машини при температурі навколишнього середовища до + 50 о+5 С В основу винаходу поставлена задача розробки ежекційної системи охолодження ДВЗ бойової машини, в якій двигун розміщений в передній частині, шляхом удосконалення конструкції газоходу і оптимізацм його геометричних форм, за рахунок чого при роботі двигуна на любому режимі від холостого ходу до повного навантаження повинна бути забезпечена теплова рівновага, яка визначає ефективність роботи системи охолодження двигу на Поставлена задача вирішується тим, що в ВІДОМІЙ системі охолодження ДВЗ, яка має двигун, розміщений в моторно-трансмісійному відділення (МТВ) в передній частині бойової машини, і покрівлю МТВ, в якій розташовані елементи системи охолодження двигуна - радіатори рідини та мастила, компенсаційний бачок, також елементи газовипускної системи - газовий ресивер з соплами і ежектор, згідно винаходу, газохід обладнаний термоізольованим кожухом, розміщений над двигуном поперек моторно-трансмісійного відділення і з'єднаний з газовим ресивером, на вході якого розташований дифузор, причому газохід виконаний складеним із окремих секцій, з'єднаних між собою за допомогою теплових компенсаторів, а всередині криволінійних ділянок газоходу рівномірно уздовж лінії вигину канала розташовані напрямні лопатки, виконуючі роль дільника потоку відпрацьованих газів двигуна Вибір найвипднішої і достатньої КІЛЬКОСТІ напрямних лопаток в газоході визначається із співвідношення п = 2 t1 Dr - діаметр (або розмір в поперечному перерізі) газоходу, ti - (0,15-ь0,6) Dr - величина хорди лопатки, а відстань між хордами лопаток в газоході задовольняє співвідношенню п - КІЛЬКІСТЬ лопаток в газоході В системі охолодження двигуна, що заявляється, реалізована компоновка силової установки типу 5ТД (танковий дизель) в передній частині бойової броньованої машини з ежекційною системою охолодження, яка дозволяє при максимальних втратах об'єктової потужності двигуна розсіяти значну КІЛЬКІСТЬ тепла Це обумовлено По-перше, тим, що газохід розміщений в термоїзольованому кожусі, що дозволяє одержати рівномірне розсіювання тепла від газоходу на кожух, який, в свою чергу розсіює всередину відділення По-друге, на вході газоходу в газовий ресивер розміщений дифузор, який понижує втрати статичного опору при різкому розширенні після виходу потоку із канала газоходу По-третє, газохід виконаний складеним із окремих секцій, з'єднаних за допомогою теплових компенсаторів, які усувають теплові розширення газоходу і забезпечують оптимальний аеродинамічний опір в його внутрішніх каналах В-четвертих, на криволінійних ділянках газоходу всередині його рівномірно уздовж лінії вигину каналу розташовані напрямні лопатки, які виконують роль дільника потоку відпрацьованих газів двигуна, перешкоджаючи утворенню зони зниженого тиску навколо центру вигину газоходу Додатковою перевагою є те, що визначені співвідношення вибору достатньої КІЛЬКОСТІ напрямних лопаток в газоході в залежності від діаметру (або розміру в поперечному перерізі) газо 59468 ходу, а також відстані між лопатками в газоході Таким чином удосконалення конструкції газоходу і оптимізація його геометричних форм забезпечує зниження опору проточної частини ежектора, збільшує його продуктивність, внаслідок чого поліпшується охолодження двигуна, що дозволяє максимально використати його потужність, особливо в умовах підвищених температур навколишнього середовища Винахід, що заявляється, ілюструється кресленнями, на яких показано на фіг 1 - загальна компоновочна схема моторно-трансмісійного відділення з переднім розташуванням двигуна в бойовій машині, на фіг 2 - те, що на фіг 1 - вигляд зверху з покрівлею моторно-трансмісійного відділення, на фіг 3 - розріз А-А на фіг 2 - проточна частина ежектора, на фіг 4 - показаний газохід з конусним обтічником, на фіг 5 - показано розміщення напрямних лопаток на вигині газоходу Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння містить двигун 1, розміщеного в моторнотрансмісійному відділенні (МТВ) 2, в передній частині бойової машини МТВ зверху закрите покрівлею 3, в якій розташовані елементи охолодження радіатори для охолодження рідини 4 та мастила 5, компенсаційний бачок 6 Також в покрівлі З МТВ-2 розташовані елементи газовипускної системи газовий ресивер 7 з соплами 8, ежектор 9 На вході в газовий ресивер 7 розташований дифузор 10 Ежектор 9 складається із камери змішування А та дифузора Б Газохід 11, з'єднаний з обоймою на виході із турбіни (на фіг не показані) двигуна 1, розташований втермоізольованому кожусі 12 над двигуном 1 поперек моторно-трансмісійного відділення 2 Газохід 11 виконаний складеним із окремих секцій В і Г (для даної конструкції), які з'єднані між собою за допомогою теплових компенсаторів 13 На криволінійних ділянках 1-1 на виході із двигуна розташований конусний обтічник 14 потоку газів, 2-2, 3-3 - всередині газоходу 11 уздовж лінії вигину каналу розташовані напрямні лопатки 15 КІЛЬКІСТЬ лопаток 15 в газоході 11 визначаються із співвідношення п = 2—^ , де *1 Dr - діаметр (або розмір в поперечному перерізі) газоходу, ti - (0,15-ь0,6) Dr - величина хорди лопатки Відстань між хордами лопаток в газоході задовольняє співвідношенню п - КІЛЬКІСТЬ лопаток в газоході Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння, що заявляється, працює таким чином Після запуску двигуна 1 охолоджуюча рідина циркулює в контурі двигун - радіатор - двигун, а пар, який утворюється, надходить в компенсаційний бачок 6 При цьому в радіаторах 4 і 5 охолоджується рідина і мастило повітрям, яке протягується ежектором 9, який використовує енергію відпрацьованих газів двигуна 1 Відпрацьований високонапірний (ежектируючий) газ із двигуна 1 потрапляє в газовий ресивер 7, а із нього через сопла 8 з великою швидкістю викидається в камеру змішування А ежектора 9 На вході в камеру змішування А установлюється статичний тиск, який завжди нижчий повного тиску низьконапірного (ежектуємого) повітря Під ВПЛИВОМ різниці тиску повітря проходить через радіатори 4 і 5, охолоджуючи циркулюючу в них рідину і мастило, і спрямовується в камеру змішування А, де змішується з ежектируючим газом Змішання потоків характеризується вирівнюванням параметрів суміші по перетину камери змішування А і деяким підвищенням тиску в КІНЦІ її Подальше відновлення тиску суміші газів відбувається в дифузорі Б, після чого суміш викидається в атмосферу Забезпечення заданих характеристик ежекційної системи охолодження ДВЗ досягається за рахунок удосконалення газоходу 11 На криволінійній ДІЛЯНЦІ 1-1 в газоході 11 конусний обтікач 14 сприймає вихідний із двигуна 1 потік газів кільцевого розрізу, формує його в суцільний круговий переріз і виводить на пряму ділянку, де вже відбувається плавний потік газу На криволінійній ДІЛЯНЦІ 2-2 (3-3), де розташовані напрямні лопатки 15, проходить розділення на декілька рівних потоків, перешкоджаючи утворенню зони зниженого тиску навколо центру вигину газоходу і зглажуючих аеродинамічних втрат при проходженні поворотів Завдяки розміщенню на вході в газовий ресивер 7 дифузору 10 знижуються втрати статичного тиску потоку газу при різкому розширенні після виходу із каналу газоходу Таким чином, розроблена система охолодження двигуна внутрішнього згоряння сприяє реалізації його максимальної потужності, що так важливо при експлуатації бойової машини при підвищених температурах навколишнього середовища ФІГ. 1. Фіг. 2. А-А Фіг. 3. 59468 10 її-II 15 Фіг, 5. Фіг. 4. Комп'ютерна верстка Е Гапоненко Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна