Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Система охлаждения содержит радиатор, верхний бачок которого подключен к полости охлаждения двигателя, а нижний - к насосу подачи жидкости в полость охлаждения, и обводной трубопровод. Система отличается тем, что одна сторона обводного трубопровода соединена с верхней частью, а вторая сторона через запорный элемент - с нижней частью полости охлаждения, причем трубопровод снабжен сливным краном, расположенным в нижней его части, а в полостях охлаждения двигателя размещены компенсаторы объемного расширения воды при замерзании, которые выполнены в виде большого количества элементов из объемного легкосжимаемого материала, покрытого водонепроницаемой оболочкой. При этом компенсаторы, расположенные в каналах радиатора, выполнены шнурообразными, а верхняя часть обводного трубопровода расположена выше уровня охлаждающей жидкости в радиаторе и полости охлаждения двигателя. Часть обводного трубопровода размещена в верхнем и нижнем бачках радиатора. Изобретение обеспечивает повышение надежности и удобства эксплуатации двигателей с водяным охлаждением в зимнее время. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известна жидкостная принудительная система охлаждения двигателей, содержащая радиатор, нижний бачок которого подключен к насосу подачи жидкости в полость охлаждения двигателя, а выпускной патрубок полости охлаждения соединен через термостат с верхним бачком радиатора и дренажной трубкой, соединенной с входной полостью насоса (см. Г. В. Забегалов, Э.Г. Ронинсон "Бульдозеры, скреперы, грейдеры", М., Высшая школа, 1991 г., стр. 59-61).

Такая система при использовании воды в качестве охлаждающей жидкости при эксплуатации в зимнее время требует слива воды перед длительными остановками двигателя и новой заправки водой перед запуском, что увеличивает время подготовки двигателя к работе.

Известна также система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая рубашку охлаждения двигателя, предпусковой подогреватель с теплообменником, циркуляционный насос, радиатор, термостат и дренажную трубку, причем всасывающая полость насоса соединена с теплообменником предпускового подогревателя, радиатором и дренажной трубкой, в которой установлен клапан для запирания трубки в период подогрева (см. авт.свид. СССР N 1027419, кл. F 01 P 3/00, 1983 г.).

Такая система позволяет сократить время предпускового обогрева двигателя, но ненадежна при эксплуатации в зимнее время, т. к. также требует слива воды при длительных остановках двигателя.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая радиатор, верхний бачок которого подключен к полостям охлаждения двигателя, а нижний бачок, соединенный каналами с верхним, подключен к насосу подачи жидкости в полости охлаждения, причем радиатор выполнен с обводным теплоизолированным трубопроводом, подключенным одной стороной к верхнему бачку радиатора через орган перекрытия, а другой стороной - к распределителю жидкости, который установлен в нижнем бачке радиатора в виде канала с обращенными вверх отверстиями (см. авт. свид. СССР N 1305411, кл. F 01 P 3/18, 1987 г.).

В описанной системе эксплуатационная надежность при использовании воды в качестве охлаждающей жидкости повышена, но при длительных остановках двигателя остается опасность разгерметизации системы и ее разрушения, поэтому система требует слива воды.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения надежности и удобства эксплуатации двигателя с водяным охлаждением в зимнее время без предварительного слива воды из системы охлаждения перед длительной остановкой двигателя и заливки воды в систему перед запуском.

Это достигается тем, что в системе жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей радиатор, верхний бачок которого подключен к полости охлаждения, а нижний бачок, соединенный каналами с верхним, - к насосу подачи жидкости в полость охлаждения, и обводной трубопровод, согласно изобретению последний подключен одной стороной к верхней части полости охлаждения, а второй стороной - через запорный элемент к нижней части полости охлаждения, и снабжен сливным краном, расположенным в нижней части обводного трубопровода, причем полость охлаждения и радиатор снабжены компенсаторами объемного расширения воды при замерзании.

Верхняя часть обводного трубопровода должна быть расположена выше уровня воды в радиаторе и полости охлаждения.

Компенсаторы выполнены в виде большого количества элементов из объемного легкосжимаемого материала, покрытого водонепроницаемой оболочкой, и размещены по всему объему радиатора и полости охлаждения в промежутках между стенками охлаждаемых конструкций, а также между этими стенками и кожухом.

При этом компенсаторы, расположенные в каналах радиатора, выполнены шнурообразными.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности и удобства эксплуатации двигателей с водяным охлаждением в зимнее время, т.к. не требует слива воды и заливки ее в систему при длительных остановках двигателя, при этом деформирующие усилия от объемного расширения воды при замерзании гасятся компенсаторами.

На чертеже изображена система охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Система охлаждения содержит радиатор 1, верхний бачок 2 которого подключен к полости 3 охлаждения двигателя 4 внутреннего сгорания, а нижний бачок 5 подключен к насосу 6 подачи охлаждающей жидкости в полость 3 охлаждения. Верхний бачок 2 радиатора 1 сообщен с нижним бачком 5 при помощи каналов 7. Система снабжена обводным трубопроводом 8, одна сторона которого соединена с верхней частью полости охлаждения 3 в зоне подключения радиатора, а вторая сторона соединена через запорный элемент 9 с нижней частью полости охлаждения. Обводной трубопровод 8 частично расположен в верхнем 2 и нижнем 5 бачке радиатора и снабжен сливным краном 10, расположенным в его нижней части.

Верхняя часть обводного трубопровода должна быть расположена выше уровня воды в радиаторе и полости охлаждения, либо - при другом варианте исполнения - снабжена дополнительным запорным элементом (не показано).

В полости 3 охлаждения: в промежутках между стенками охлаждаемых конструкций, между стенками и кожухом, по всему объему верхнего 2 и нижнего 5 бачков и в каналах 7 радиатора расположено большое количество компенсаторов 11 объемного расширения воды при замерзании, которые выполнены в виде элементов из объемного легкосжимаемого материала, покрытого водонепроницаемой оболочкой. В качестве такого материала может быть выбран поролон, латекс, губчатая резина и т.д.

Компенсаторы могут быть зафиксированы в полостях при помощи кронштейнов, выполненных в виде полос, закрепленных на стенках охлаждаемых конструкций, головке блока цилиндров и радиатора.

Компенсаторы, расположенные в каналах 7 радиатора, выполнены в виде шнурообразных элементов 12.

Система охлаждения работает следующим образом.

После заправки системы охлаждения водой при плюсовой температуре окружающего воздуха запускают двигатель внутреннего сгорания. При его прогреве и работе вода циркулирует одновременно по большому контуру - через радиатор и по малому контуру - через обводной трубопровод.

При минусовой температуре окружающего воздуха перед долговременной остановкой двигателя закрывают запорный элемент 9 и открывают сливной кран 10, сливают воду из обводного трубопровода 8.

Поскольку верхняя часть обводного трубопровода 8 расположена выше уровня воды в радиаторе и полости охлаждения, то в верхней части образуется воздушная пробка и вода сольется только из обводного трубопровода. При другом варианте изготовления верхнюю часть обводного трубопровода снабжают дополнительным запорным элементом, который закрывают при сливе воды.

Перед запуском двигателя закрывают сливной кран 10 и открывают запорный элемент 9 (и верхний дополнительный запорный элемент, если он установлен), после чего производят запуск двигателя без включения насоса. Двигатель, прогреваясь, растапливает лед, находящийся в полости охлаждения. При прогреве воды до 60^oC включают насос и вода начинает циркулировать по малому контуру через обводной трубопровод 8. При повышении температуры часть трубопровода, расположенная в верхнем 2 и нижнем 5 бачке радиатора, будет разогреваться и начнет таять лед в верхнем 2 и нижнем 5 бачках, а затем в каналах 7 радиатора. При достижении заданной температуры, когда весь лед заведомо растаял, включают насос подачи жидкости, обеспечивая нормальную работу системы охлаждения, и включают рабочий режим двигателя. При замерзании воды в полости охлаждения, бачках и каналах радиатора компенсаторы - элементы 11 и 12, сжимаясь, воспринимают деформирующие усилия от объемного расширения воды при замерзании, предохраняя тем самым стенки радиатора, блок цилиндров и головки блока цилиндров двигателя от деформации и разрушения.

Формула изобретения

1. Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, использующая воду в качестве охлаждающей жидкости, содержащая радиатор, верхний бачок которого подключен к полости охлаждения двигателя, а нижний бачок, соединенный каналами с верхним, подключен к насосу подачи жидкости в полость охлаждения, и обводной трубопровод, отличающаяся тем, что одна сторона обводного трубопровода соединена с верхней частью полости охлаждения, а вторая сторона соединена через запорный элемент с нижней частью полости охлаждения, причем обводной трубопровод снабжен сливным краном, расположенным в нижней его части, а полость охлаждения и радиатор снабжены компенсаторами объемного расширения воды при замерзании.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть обводного трубопровода расположена выше уровня жидкости в радиаторе и полости охлаждения двигателя.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что часть обводного трубопровода размещена в верхнем и нижнем бачках радиатора.

4. Система по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что компенсаторы выполнены в виде большого количества элементов из объемного легкосжимаемого материала, покрытого водонепроницаемой оболочкой.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что компенсаторы объемного расширения воды при замерзании, расположенные в каналах радиатора, выполнены шнурообразными.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что компенсаторы размещены по всему объему радиатора и полости охлаждения в промежутках между стенками охлаждаемых конструкций, а также между этими стенками и кожухом.

РИСУНКИ

Рисунок 1