Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам транспортных средств, а именно к системе жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом. В систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащую жидкостный насос, основной контур циркуляции, включающий рубашку охлаждения двигателя и основную секцию жидкостного радиатора, и дополнительный контур, включающий последовательно соединенные дополнительную секцию жидкостного радиатора и жидкостный охладитель наддувочного воздуха, дополнительно введены компаратор и подключенные к нему регулирующее устройство, датчик температуры наддувочного воздуха, датчик вязкости топлива, электромагнитный клапан, подсоединенный к основному и дополнительному контурам циркуляции, связанным с регулирующим устройством, подключенным совместно с датчиком температуры наддувочного воздуха к магистрали высокого давления. Изобретение обеспечивает регулирование температуры наддувочного воздуха в зависимости от атмосферных условий, режима работы двигателя и физико-химических свойств топлива. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам транспортных средств, а именно к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом.

Известна система жидкостного охлаждения транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом [1], имеющая два контура циркуляции с разными температурами охлаждающей жидкости, подача которой осуществляется одним жидкостным насосом. Контур с более высокой температурой охлаждающей жидкости включает в себя рубашку охлаждения двигателя и основную секцию радиатора. Контур с пониженной температурой охлаждающей жидкости содержит дополнительную секцию радиатора, жидкостные охладители наддувочного воздуха и масла. Оба контура связаны между собой через терморегулирующие устройства, перераспределяющие между ними потоки охлаждающей жидкости.

Недостатком указанной системы охлаждения является невозможность обеспечения рационального протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя в зависимости от физико-химических свойств топлива.

Наиболее близкой по техническому решению и достигаемому результату, принятой за прототип, является система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом [2], содержащая два контура циркуляции с разным уровнем температур охлаждающей жидкости, связанных между собой через несколько термостатических клапанов. Подача жидкости в контуры осуществляется одним жидкостным насосом. Контур с более высокой температурой охлаждающей жидкости включает в себя рубашку охлаждения и большую часть жидкостного радиатора. Контур с меньшей температурой охлаждающей жидкости содержит меньшую часть жидкостного радиатора и жидкостный охладитель наддувочного воздуха.

Недостатком прототипа является то, что он не в полной мере обеспечивает поддержание требуемого уровня температуры наддувочного воздуха при изменении атмосферных условий и физико-химических свойств топлива.

Технической задачей изобретения является обеспечение регулирования температуры наддувочного воздуха в зависимости от атмосферных условий, режима работы двигателя и физико-химических свойств топлива.

Поставленная задача достигается тем, что система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая жидкостный насос, основной контур циркуляции, включающий рубашку охлаждения двигателя и основную секцию жидкостного радиатора, и дополнительный контур, включающий последовательно соединенные дополнительную секцию жидкостного радиатора и жидкостный охладитель наддувочного воздуха отличается тем, что в нее дополнительно введены компаратор и подключенные к нему регулирующее устройство, датчик температуры наддувочного воздуха, датчик вязкости топлива, электромагнитный клапан, подсоединенный к основному и дополнительному контурам циркуляции, связанным с регулирующим устройством, подключенным совместно с датчиком температуры наддувочного воздуха к магистрали высокого давления.

На фиг. 1 представлена схема системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом.

Система содержит жидкостный насос 1 и два связанных между собой через регулирующее устройство 2 контура циркуляции охлаждающей жидкости, основной из которых включает рубашку 3 охлаждения двигателя, термостат 4, основную секцию 5 жидкостного радиатора. Дополнительный контур циркуляции включает последовательно соединенные дополнительную секцию 6 жидкостного радиатора и жидкостный охладитель 7 наддувочного воздуха (далее - охладитель). Охлаждающая жидкость в дополнительный контур подается из напорной магистрали 8 через электромагнитный клапан 9 и возвращается во всасывающую магистраль 10. В системе имеется компаратор 11, к которому подключены датчик 12 температуры наддувочного воздуха, регулирующее устройство 2, связанные с магистралью высокого давления и электромагнитный клапан 9. Для многотопливного двигателя к компаратору дополнительно подключается датчик 13 вязкости топлива, включенный в систему питания топливом. Подача воздуха в магистраль высокого давления 14 и охладитель 7 осуществляется от турбокомпрессора 15.

Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость, нагнетаемая жидкостным насосом 1, разделяется на два потока. Основной поток направляется из напорной магистрали 8 в рубашку 3 охлаждения двигателя, где нагревается и поступает через термостат 4 в зависимости от температуры во всасывающую магистраль 10 жидкостного насоса 1, либо первоначально в основную секцию 5 жидкостного радиатора, где охлаждается, после чего поступает во всасывающую магистраль 10 жидкостного насоса 1. Другой поток охлаждающей жидкости из напорной магистрали 8 при открытом электромагнитном клапане 9 поступает в дополнительную секцию 6 жидкостного радиатора, где охлаждающая жидкость доохлаждается (ее температура после секции на 10-20^oC меньше, чем температура охлаждающей жидкости во всасывающей магистрали 10) и подается в охладитель 7 для охлаждения наддувочного воздуха, нагнетаемого турбокомпрессором 15 в магистраль высокого давления 14. Основной и дополнительный контуры циркуляции соединены между собой через регулирующее устройство 2, изменяющее поток жидкости из основного контура в дополнительный в зависимости от давления наддувочного воздуха и выходного сигнала компаратора 11, значение которого определяется в том числе температурой наддувочного воздуха.

Регулирующее устройство может быть реализовано следующим образом. В корпусе, разделенном подвижной перегородкой на две полости, через одну прокачивается охлаждающая жидкость. Другая полость через трубопровод соединена с магистралью высокого давления (например, наддувочного воздуха). На перегородке жестко закреплен сердечник, способный перемещаться внутри катушки управления, установленной на корпусе и подключенной к компаратору. Управление положением перегородки осуществляется суммарным усилием наддувочного воздуха и магнитодвижущей силы катушки управления, значение которой зависит от выходного сигнала компаратора. При этом компаратор 11, регистрируя изменение расхода жидкости через регулирующее устройство 2, вырабатывает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 9, вызывая обратно пропорциональное изменение расхода жидкости через него.

В процессе предпусковой подготовки, при отсутствии давления наддувочного воздуха в магистрали высокого давления 14 регулирующее устройство 2 не перекрывает доступ охлаждающей жидкости из основного контура в дополнительный, а электромагнитный клапан 9 закрыт, отключая дополнительную секцию 6 жидкостного радиатора, что обеспечивает прогрев охлаждающей жидкости во всех потребителях, включая охладитель 7. Это позволит подогревать наддувочный воздух в период пуска двигателя, что особенно важно при низких температурах атмосферного воздуха.

На режимах холостого хода и частичных нагрузок в зависимости от температуры наддувочного воздуха в компараторе 11 вырабатывается управляющий сигнал и подается на электромагнитный клапан 9 и регулирующее устройство 2, изменяя поток жидкости через них и тем самым обеспечивая требуемый уровень температуры наддувочного воздуха на этих режимах.

При работе двигателя на режимах средних и максимальных нагрузок давление и температура наддувочного воздуха достигают значений, при которых перекрывается перепуск охлаждающей жидкости через регулирующее устройство 2, полностью открывается электромагнитный клапан 9, что обеспечит разъединение контуров и соответственно более глубокое охлаждение наддувочного воздуха.

При изменении атмосферных условий (например, температуры окружающего воздуха) изменится температура наддувочного воздуха. В этом случае компаратор 11, получив сигнал от датчика 12 температуры наддувочного воздуха, вырабатывает управляющий сигнал на регулирующее устройство 2 и электромагнитный клапан 9, соответственно изменяя расходы жидкости через них и приводя температуру наддувочного воздуха к рациональным значениям.

Изменение сорта топлива, а следовательно, и его плотности при отсутствии корректора цикловой подачи топлива приведет к изменению давления наддува. С уменьшением плотности топлива давление наддува и его воздействие на регулирующее устройство 2 будет уменьшаться, что обеспечит большую подачу жидкости из основного контура в дополнительный, меньшее охлаждение наддувочного воздуха и тем самым улучшит условия самовоспламенения легких топлив и их смесей.

В многотопливных двигателях, при наличии устройств, изменяющих цикловую подачу в зависимости от сорта применяемого топлива, к компаратору 11 подключается датчик 13 вязкости топлива. В этом случае при работе двигателя на легких топливах компаратор 11, получив сигнал от датчика 13 вязкости топлива, вырабатывает управляющий сигнал и подает его на регулирующее устройство 2 и электромагнитный клапан 9, благодаря суммарному действию которых увеличивается температура жидкости в дополнительном контуре циркуляции, а следовательно и температура наддувочного воздуха, что улучшает протекание рабочего процесса в цилиндрах двигателя.

Таким образом, в предлагаемой системе возможно осуществить более точное регулирование температуры наддувочного воздуха и поддерживать ее в рациональных значениях в зависимости от атмосферных условий, режима работы двигателя и физико-химических свойств применяемого топлива.

Литература: 1. Заявка Франции N 2341041, F 02 B 29/04, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР N 1153091, F 01 P 3/20, 1983.

Формула изобретения

Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая жидкостный насос, основной контур циркуляции, включающий рубашку охлаждения двигателя и основную секцию жидкостного радиатора, и дополнительный контур, включающий последовательно соединенные дополнительную секцию жидкостного радиатора и жидкостной охладитель наддувочного воздуха, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены компаратор и подключенные к нему регулирующее устройство, датчик температуры наддувочного воздуха, датчик вязкости топлива, электомагнитный клапан, подсоединенный к основному и дополнительному контурам циркуляции, связанным с регулирующим устройством, подключенным совместно с датчиком температуры наддувочного воздуха к магистрали высокого давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1