Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Владельцы патента RU 2374462:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур циркуляции охлаждающей жидкости через жидкостной насос, рубашку охлаждения двигателя и радиатор, конфузорно-диффузорное устройство, подключенное к контуру циркуляции охлаждающей жидкости параллельно насосу, и расширительный бачок, подключенный при помощи пароотводящей трубки к рубашке охлаждения двигателя и при помощи выходного трубопровода - к конфузорно-диффузорному устройству, согласно изобретению содержит теплообменник в паровоздушной части расширительного бачка для подогрева паровоздушной смеси теплотой выхлопных газов, подключенный параллельно трубопроводу отвода выхлопных газов двигателя, датчик температуры и датчик давления, установленные на входе жидкостного насоса, блок управления и регулятор расхода отработавших газов через теплообменник. Изобретение обеспечивает повышение давления на входе жидкостного насоса и его регулирование. 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для двигателей внутреннего сгорания.
Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой систему охлаждения двигателя 2, состоящую из циркуляционного насоса 1, радиатора 3, расширительного бачка 5, пароотводящей трубки 6, конфузорно-диффузорного устройства 4, выходного трубопровода 7 (а.с. №1321862 от 08.03.1987 г.).
Недостатком системы охлаждения является уменьшение давления в системе охлаждения при работе двигателя внутреннего сгорания на режимах малой мощности и малой частоты вращения коленчатого вала, от которого приводится во вращение циркуляционный насос из-за уменьшения температуры и количества поступающего в расширительный бачок пара.
Цель изобретения - повышение давления в системе охлаждения путем использования части тепловой энергии отработавших газов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является поддержание требуемого давления в системе охлаждения независимо от режима работы двигателя.
Техническим результатом изобретения является обеспечение необходимого давления в системе охлаждения путем нагревания паровоздушной смеси в расширительном бачке отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания. Цель изобретения достигается тем, что в паровоздушном пространстве расширительного бачка устанавливается теплообменник, в котором греющим агентом являются отработавшие газы. Расход газа через теплообменник регулируется регулятором расхода, управляемым блоком управления на основании управляющих сигналов от датчиков давления и температуры жидкости на входе в жидкостный насос.
Получение технического результата изобретения возможно за счет преобразования тепловой энергии части отработавших газов в потенциальную энергию давления паровоздушной смеси в расширительном бачке за счет повышения ее температуры. Это давление через жидкость в расширительном бачке, выходной трубопровод и конфузорно-диффузорное устройство передается в циркуляционный контур системы охлаждения на вход жидкостного насоса и повышает давление во всей системе. Для снижения тепловых потерь от паровоздушной смеси в окружающее пространство верхняя часть расширительного бачка, ограничивающая паровоздушный объем, может быть окружена тепловой изоляцией. Величина давления в системе охлаждения определяется температурой охлаждающей жидкости и задается блоком управления.
Отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:
- наличие теплообменника в паровоздушном пространстве расширительного бачка, греющим агентом в котором являются отработавшие газы
- регулирование расхода отработавших газов через теплообменник с помощью блока управления на основании результатов измерения температуры и давления на входе жидкостного насоса.
На чертеже представлена принципиальная схема системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит в себе контур циркуляции охлаждающей жидкости через жидкостный насос 1, рубашку охлаждения двигателя 2, термостат 3, радиатор 4, конфузорно-диффузорное устройство 5, подключенное к контуру циркуляции охлаждающей жидкости параллельно насосу 1, расширительный бачок 6, подключенный при помощи пароотводящей трубки 7 к рубашке охлаждения двигателя 2 и при помощи выходного трубопровода 8 - к конфузорно-диффузорному устройству 5. В верхней части расширительного бачка 6 расположен теплообменник подогрева паровоздушной смеси 9, подключенный параллельно трубопроводу отвода выхлопных газов двигателя 10. С целью управления режимом давления на входе жидкостного насоса содержится датчик температуры 11, датчик давления 12, блок управления 13 и регулятор расхода отработавших газов 14.
Система охлаждения работает следующим образом. Вода, охлаждающая двигатель 2, циркулирует в контуре с помощью жидкостного насоса 1, отдавая тепло воздуху в радиаторе 4. Рубашка двигателя 2 посредством пароотводящей трубки 7 сообщена с паровоздушной полостью расширительного бачка 6, в котором поддерживается заданное давление. Давление высоконагретой смеси воздуха и водяных паров, находящихся в верхней части расширительного бачка 6, а также столба жидкости в выходном трубопроводе 8 за вычетом потерь напора от гидравлических сопротивлений в указанном трубопроводе передается в приемную камеру конфузорно-диффузорного устройства 5. Заданное давление в расширительном бачке 6 поддерживается с помощью теплообменника 9, расположенного в паровоздушной части расширительного бачка 6. Давление воды на выходе из конфузорно-диффузорного устройства 5 определяется давлениями и расходами двух смешивающихся в нем потоков. В диффузоре конфузорно-диффузорного устройства 5 это давление дополнительно повышается за счет нагрева паровоздушной смеси в паровоздушной части расширительного бачка 6 посредством теплообменника 9, подключенного параллельно трубопроводу отвода выхлопных газов двигателя.
С целью управления режимом давления на входе жидкостного насоса содержится датчик температуры 11, датчик давления 12, блок управления 13 и регулятор расхода выхлопных газов 14. При понижении давления ниже требуемого для действующей температуры блок управления с помощью регулятора расхода увеличивает расход отработавших газов через теплообменник 9. Температура паровоздушной смеси увеличивается, пропорционально увеличению температуры увеличивается давление паровоздушной смеси в расширительном бачке, выходном трубопроводе, в диффузоре конфузорно-диффузорного устройства и на входе жидкостного насоса.
Источники информации
А.с. №1321862 от 08.03.1987 г.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур циркуляции охлаждающей жидкости через жидкостной насос, рубашку охлаждения двигателя и радиатор, конфузорно-диффузорное устройство, подключенное к контуру циркуляции охлаждающей жидкости параллельно насосу, и расширительный бачок, подключенный при помощи пароотводящей трубки к рубашке охлаждения двигателя и при помощи выходного трубопровода - к конфузорно-диффузорному устройству, отличающаяся тем, что, с целью повышения давления на входе жидкостного насоса и его регулирования, содержит теплообменник в паровоздушной части расширительного бачка для подогрева паровоздушной смеси теплотой выхлопных газов, подключенный параллельно трубопроводу отвода выхлопных газов двигателя, датчик температуры и датчик давления, установленные на входе жидкостного насоса, блок управления и регулятор расхода отработавших газов через теплообменник.
