Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини

Реферат: Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини складається з трьох паралельних гілок циркуляції охолоджуючої рідини. При цьому вихід охолоджуючої рідини з трьох паралельних гілок циркуляції з„єднаний з всмоктуючим патрубком насоса, який забезпечує циркуляцію рідини в системі охолодження та подає по нагнітальному патрубку охолоджуючу рідину на вхід до порожнин охолодження двигуна, звідки охолоджуюча рідина надходить на вхід до паралельних гілок циркуляції. Перша гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини першого запірного органу, першого теплообмінника охолодження циркулюючої в системі рідини та повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря. Друга гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини другого запірного органу, маслорідинного охолоджувача масла та додаткового теплообмінника робочих рідин двигуна. Третя гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини третього запірного органу та магістралі перепуску, а зовнішній теплоносій подається до теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини за допомогою пристроїв подачі зовнішнього теплоносія. Теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини встановлені паралельно за рухом зовнішнього охолоджуючого теплоносія. UA 77940 U (12) UA 77940 U UA 77940 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до двигунобудування, зокрема до систем охолодження двигунів внутрішнього згоряння, і може бути використана для забезпечення необхідного температурного стану деталей двигуна при досягненні мінімально можливої температури наддувного повітря в його ресивері, для зменшення сумарної маси серцевин теплообмінних апаратів системи охолодження та для забезпечення гнучкого незалежного регулювання температур охолоджуючих рідин двигуна та температури наддувного повітря залежно від режиму роботи двигуна та параметрів оточуючого середовища. Відома система охолодження двигунів внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини (Мошенцев Ю. Л. Теплообменные аппараты ДВС: учебное пособие / Ю. Л. Мошенцев. - Николаев: Николаевская областная типография, 2006.-431 с.), яка складається з порожнин охолодження двигуна, двох повітро-рідинних теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини (радіаторів), масло-рідинного охолоджувача масла, повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря, з'єднувальних трубопроводів та насоса, який забезпечує циркуляцію охолоджуючої рідини в системі охолодження. Охолоджуюча рідина, що виходить з порожнин охолодження двигуна, за допомогою з'єднувальних трубопроводів розділяється на три потоки, утворюючи три паралельні гілки циркуляції: перша гілка складається з першого радіатора та охолоджувача наддувного повітря, друга гілка складається з другого радіатора та охолоджувача масла, третя гілка є контуром перепуску охолоджуючої рідини. Вказані гілки циркуляції поєднуються на всмоктуванні в циркуляційний насос системи охолодження, який подає охолоджуючу рідину в порожнини охолодження двигуна. Радіатори системи охолодження встановлені послідовно в потоці зовнішнього охолоджуючого теплоносія так, що вентилятор подає повітря, яке має температуру навколишнього середовища, на вхід в перший радіатор, після виходу з якого нагріте повітря надходить на вхід в другий радіатор. Відоме технічне вирішення дозволяє підвищити ефективність системи охолодження завдяки можливості встановлення раціонального значення витрати охолоджуючої рідини у взаємопов'язаних гілках циркуляції рідини. До недоліків відомої системи охолодження слід віднести особливості установки радіаторів послідовно в потоці повітря, що призводить до збільшення температури наддувного повітря на виході з охолоджувача наддувного повітря та до збільшення сумарної маси серцевин теплообмінних апаратів системи. Крім того, система має обмежені можливості щодо регулювання температур та витрат охолоджуючої рідини в кожній гілці циркуляції, що за певних умов не дозволяє встановити оптимальну витрату охолоджуючої рідини у всіх взаємопов'язаних гілках циркуляції. Відома система охолодження поршневого двигуна внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини (см. А.С. № 1456621 от 09. 02. 87), яка складається з послідовно встановлених порожнин охолодження двигуна, першого, другого та третього радіаторів, повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря та насоса, нагнітальний патрубок якого з'єднаний з порожнинами охолодження двигуна, а всмоктуючий патрубок - з охолоджувачем наддувного повітря, перепускного трубопроводу з запірним органом, з'єднаного з всмоктуючим патрубком насоса та з виходом з порожнин охолодження двигуна, байпасного трубопроводу з запірним органом, з'єднаного з виходом з першого радіатора, рідинного охолоджувача масла двигуна, магістралі перепуску рідини, щонайменше шести запірних органів та пристрою подачі зовнішнього охолоджуючого теплоносія в радіатори. В даній системі охолодження реалізований принцип розділення системи охолодження на взаємнопов'язані гілки циркуляції охолоджуючої рідини, що поєднуються в загальний контур циркуляції, з можливістю встановлення оптимальної витрати охолоджуючої рідини в кожній гілці циркуляції. Перша гілка циркуляції складається з запірного органу, першого радіатора та охолоджувача наддувного повітря; друга гілка циркуляції складається з запірного органу, другого радіатора та охолоджувача масла. Поєднання вказаних гілок циркуляції, третього радіатора, магістралі перепуску та байпасного трубопроводу в загальний контур циркуляції здійснюється таким чином, що охолоджуюча рідина, яка виходить з порожнин охолодження двигуна, надходить в третій радіатор, звідки подається до теплообмінників першої та другої гілок циркуляції, які поєднуються паралельно за рухом охолоджуючої рідини, при цьому вихід з даних гілок циркуляції з'єднаний з всмоктуючим патрубком насоса, який забезпечує циркуляцію рідини в системі охолодження. Для регулювання витрати охолоджуючої рідини в гілках циркуляції та в третьому радіаторі використовується шість запірних органів, магістраль перепуску та байпасний трубопровід, за допомогою яких в залежності від взаємного положення запірних органів забезпечується перепуск охолоджуючої рідини з входу в третій радіатор, або з виходу з третього радіатора на всмоктування в насос, який забезпечує циркуляцію охолоджуючої рідини. Відоме технічне рішення забезпечує можливість регулювання витрати охолоджуючої рідини в 1 UA 77940 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кожній гілці циркуляції, що дозволяє підвищити ефективність системи охолодження, забезпечити незалежне регулювання температур теплоносіїв системи, а також зменшити сумарну масу серцевин теплообмінних апаратів системи охолодження. До недоліків відомого технічного рішення слід віднести відсутність можливості перепуску всього потоку рідини, що охолоджується в третьому радіаторі на всмоктування в циркуляційний насос в обхід першої та другої гілок циркуляції, що обмежує можливості регулювання витрати охолоджуючої рідини в взаємопов'язаних гілках циркуляції та не дозволяє забезпечити мінімально можливу температуру наддувного повітря на виході з охолоджувача наддувного повітря, а також збільшує сумарну масу серцевин теплообмінників системи охолодження. Крім того, система містить велику кількість додаткових запірних органів, що ускладнює налаштування та регулювання системи. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення системи охолодження двигунів внутрішнього згоряння. Вирішується поставлена задача наступним варіантом системи охолодження з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини. Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини, яка складається з порожнин охолодження двигуна, двох теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини, з'єднувальних трубопроводів, повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря, масло-рідинного охолоджувача масла, додаткового теплообмінника для охолодження або підігріву робочих рідин двигуна, насоса, який забезпечує циркуляцію охолоджуючої рідини в системі охолодження, трьох запірних органів з можливістю регулювання витрати охолоджуючої рідини, терморегулятора, пристрою подачі зовнішнього теплоносія в теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини, які поєднуються таким чином, що утворюється чотири паралельні за рухом циркулюючої в системі рідини взаємнопов'язані гілки циркуляції охолоджуючої рідини з можливістю регулювання витрати охолоджуючої рідини в кожній гілці циркуляції. Реалізація системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння у відповідності до креслення полягає в формуванні загального контуру циркуляції охолоджуючої рідини, який містить три взаємнозв'язані паралельні гілки циркуляції, до складу якого входять: порожнини охолодження двигуна 1, перший 2 та другий 3 теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини, повітро-рідинний охолоджувач наддувного повітря 4, масло-рідинний охолоджувач масла 5, який може складатися з одного або декількох теплообмінних апаратів, встановлених послідовно або паралельно за рухом охолоджуючої рідини, додатковий теплообмінний апарат 6 для охолодження або підігріву робочих рідин двигуна, циркуляційний насос 7, за допомогою якого здійснюється примусова циркуляція охолоджуючої рідини в загальному контурі циркуляції, всмоктуючий 11 та нагнітальний 12 патрубок циркуляційного насоса, магістраль перепуску 13, запірні органи 8, 9, 10, за допомогою яких здійснюється регулювання витрати охолоджуючої рідини в кожній гілці циркуляції, які утворюють загальний контур циркуляції, з'єднувальні трубопроводи, терморегулятор 15, трубопровід перепуску охолоджуючої рідини 16 та неповоротний клапан 14. Перша гілка циркуляції охолоджуючої рідини складається з поєднаних послідовно за рухом охолоджуючої рідини запірного органу 8, теплообмінника охолодження циркулюючої в системі рідини 2, повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря 4 та з'єднувальних трубопроводів; друга гілка циркуляції охолоджуючої рідини складається з поєднаних послідовно за рухом охолоджуючої рідини запірного органу 9, теплообмінника охолодження циркулюючої в системі рідини 3, масло-рідинного охолоджувача масла 5, додаткового теплообмінника робочих рідин двигуна 6 та з'єднувальних трубопроводів; третя гілка циркуляції охолоджуючої рідини складається з поєднаних послідовно за рухом охолоджуючої рідини запірного органу 10 та магістралі перепуску 13. Вказані гілки циркуляції поєднуються між собою паралельно та з'єднуються з всмоктуючим патрубком 11 циркуляційного насоса 7, який по нагнітальному патрубку 12 подає охолоджуючу рідину в порожнини охолодження двигуна 1, з яких охолоджуюча рідина надходить в взаємопов'язані гілки циркуляції, що забезпечує організацію руху охолоджуючої рідини у відповідності до показаного на кресленні за допомогою стрілок. Зовнішній охолоджуючий теплоносій подається в теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини 2, 3 за допомогою пристроїв подачі зовнішнього теплоносія 17, 18. Білими стрілками схематично вказаний рух зовнішнього охолоджуючого теплоносія в теплообмінниках охолодження циркулюючої в системі рідини. Теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідині, згідно з кресленням, встановлені паралельно за рухом зовнішнього охолоджуючого теплоносія: температура і тиск зовнішнього теплоносія на вході в кожний з теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини однакові. 2 UA 77940 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Теплообмінники охолодження циркулюючої в системі охолодження рідини можуть бути виконані у вигляді повітро-рідинних радіаторів, або рідинно-рідинних теплообмінників. В першому випадку якості зовнішній охолоджуючий теплоносій використовується оточуюче повітря, а в як пристрій подачі зовнішнього теплоносія використовується вентилятор (вентилятори). В другому випадку, при використанні як теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини рідинно-рідинних теплообмінників як зовнішнього охолоджуючого теплоносія використовується рідина, а як пристрій подачі зовнішнього теплоносія - насос (насоси), при цьому теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини можуть бути встановлені за рухом зовнішнього охолоджуючого теплоносія паралельно або послідовно. Додатковий теплообмінник робочих рідин двигуна 6 може використовуватися для охолодження або підігріву палива, охолоджуючої рідини форсунок, масла гідроприводів та гідромуфт та ін. За допомогою терморегулятора 15, неповоротного клапана 14 та перепускного трубопроводу 16 можливе регулювання температури охолоджуючої рідини на вході в порожнини охолодження двигуна внутрішнього згоряння 1 шляхом перепуску частки рідини в обхід теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини 2, 3. Система охолодження, функціонує наступним чином. Під час роботи двигуна до охолоджуючої рідини, що циркулює в системі охолодження, від порожнин охолодження двигуна 1, повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря 4, масло-рідинного охолоджувача масла 5 та додаткового теплообмінника робочих рідин двигуна 6 підводиться тепло, яке відводиться від охолоджуючої рідини в оточуюче середовище до теплоносія (теплоносіїв) зовнішнього контуру за допомогою теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини 2, 3. Циркуляція охолоджуючої рідини в системі охолодження за напрямками, що вказані на кресленні стрілками, здійснюється за допомогою циркуляційного насосу 7. Запірні органи 8, 9, 10 використовуються для встановлення необхідного (оптимального) значення витрати охолоджуючої рідини у взаємопов'язаних гілках циркуляції. За допомогою запірних органів 8, 9, 10 та терморегулятора 15 можливе також регулювання витрати охолоджуючої рідини в взаємопов'язаних гілках циркуляції у відповідності до режиму роботи двигуна, у відповідності до теплового стану двигуна та у відповідності до параметрів оточуючого середовища. Зовнішній охолоджуючий теплоносій подається в теплообмінники 2, 3 за допомогою пристроїв подачі зовнішнього теплоносія 17, 18 так, що теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини встановлені паралельно за рухом зовнішнього охолоджуючого теплоносія, параметри якого (тиск та температура) на вході в кожний з теплообмінників 2, 3 однакові. Використання запропонованого технічного рішення дозволяє забезпечити необхідний температурний стан деталей двигуна при досягненні мінімальної температури повітря на виході з повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря на режимах роботи двигуна з високим навантаженням, забезпечити гнучке незалежне регулювання температури охолоджуючої рідини на вході та виході з порожнин охолодження двигуна, температури наддувного повітря та температури масла на вході та виході з двигуна, а також забезпечити мінімальну сумарну масу серцевин теплообмінних апаратів системи охолодження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 Система охолодження двигуна внутрішнього згоряння з загальним контуром циркуляції охолоджуючої рідини, яка складається з трьох паралельних гілок циркуляції охолоджуючої рідини, при цьому вихід охолоджуючої рідини з трьох паралельних гілок циркуляції з„єднаний з всмоктуючим патрубком насоса, який забезпечує циркуляцію рідини в системі охолодження та подає по нагнітальному патрубку охолоджуючу рідину на вхід до порожнин охолодження двигуна, звідки охолоджуюча рідина надходить на вхід до паралельних гілок циркуляції, при цьому перша гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини першого запірного органу, першого теплообмінника охолодження циркулюючої в системі рідини та повітро-рідинного охолоджувача наддувного повітря, друга гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини другого запірного органу, масло-рідинного охолоджувача масла та додаткового теплообмінника робочих рідин двигуна, третя гілка циркуляції складається з встановлених послідовно за рухом охолоджуючої рідини третього запірного органу та магістралі перепуску, а зовнішній теплоносій подається до теплообмінників охолодження циркулюючої в системі рідини за допомогою пристроїв подачі зовнішнього теплоносія, яка відрізняється тим, що теплообмінники охолодження циркулюючої в системі рідини встановлені паралельно за рухом зовнішнього охолоджуючого теплоносія. 3 UA 77940 U Комп‟ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4