Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Владельцы патента RU 2557832:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания закрытого типа включает центробежный насос (1) с входной полостью (12) для рабочего колеса, радиатор (2), термостатную коробку (3) с термостатами, маслоохладитель (6), блок ДВС, состоящий из правого (5) и левого (4) ряда цилиндров. Корпус жидкостных каналов выполнен как цельнолитое изделие, в одной стороне которого расположена термостатная коробка (3), а в другой - центробежный насос (1). Термостатная коробка (3) имеет отверстия (13), (14) для подвода охлаждающей жидкости из блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания и отверстие (15) для подвода охлаждающей жидкости из маслоохладителя (6), также имеются отверстия (17), (18) для выхода охлаждающей жидкости в радиатор (2). Термостатная коробка (3) стыкуется непосредственно к отводным коллекторам охлаждающей жидкости блока цилиндров двигателя и отводному каналу маслоохладителя (6). Центробежный насос (1) имеет два подводящих канала (канал (10) - от радиатора в центробежный насос (1) и канал (11) - от термостатной коробки (3) в центробежный насос (1), выполненный внутри корпуса жидкостных каналов) и три спиральных отводящих канала, два из которых (8), (9) направляют охлаждающую жидкость к блоку цилиндров двигателя, а канал (7) - к маслоохладителю (6). Спиральные отводящие каналы (7), (8), (9) расположены в одной плоскости, под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения. Каналы (8) и (9) подсоединены к полостям правого (5) и левого (4) ряда цилиндров блока двигателя, а канал (7) - к подводящему каналу маслоохладителя (6). Изобретение обеспечивает повышение эффективности, экономичности, надежности, равномерного охлаждения двигателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2160372, МПК F01P 3/20, МПК F01P 11/08, опубликовано 10.12.2000), содержащая блок цилиндров, водяной насос, маслоохладитель, радиатор с входной и выходной магистралями, двухпозиционный термостат, соединительные каналы. Маслоохладитель установлен в системе между центробежным насосом и водораспределительным каналом в блок цилиндров, а водораспределительный канал соединен трубой с байпасным трубопроводом. Изобретение позволяет повысить эффективность системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, обеспечить гарантированный кавитационный подпор в рубашке охлаждения блока цилиндров и высокую эффективность жидкостного охладителя масла при ограниченных его габаритах. Данное расположение маслоохладителя заставляет его иметь определенные зависимые размеры, чтобы пропустить через себя расход охлаждающей жидкости, нужный для охлаждения блока цилиндров. Уменьшается долговечность маслоохладителя из-за большого создаваемого напора, нужного для прокачки охлаждающей жидкости в блоке цилиндров двигателя. Термостаты и водяной насос не установлены в одном корпусе, что увеличивает число соединительных деталей и тем самым габаритные размеры.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (Руководство по эксплуатации двигателей КамАЗ экологических классов Евро-2 и Евро-3. Двигатели КамАЗ 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360, 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240. Система охлаждения двигателя http://www.remkam.ru/red60-4), близкая к заявленной модели и принятая за прототип, предназначенная для обеспечения оптимального теплового режима работы двигателя. Система охлаждения двигателя жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. К основным агрегатам и узлам системы охлаждения относятся: радиатор, маслоохладитель, корпус водяных каналов, включающий центробежный насос и термостатную коробку с термостатами, соединительные каналы для прохода охлаждающей жидкости. Тепловой режим двигателя регулируется автоматически двумя термостатами. При температурах жидкости до 80°С термостаты находятся в закрытом состоянии и вся жидкость сразу поступает в центробежный насос. Если температура жидкости находится в пределах 80 до 90-95°С, то термостаты открыты на половину и жидкость поступает в центробежный насос напрямую и через радиатор. При температуре 90-95°С охлаждающая жидкость поступает в центробежный насос только через радиатор. Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается центробежным насосом. Центробежный насос имеет спиральный отвод, подающий жидкость в канал. В канале имеется три отверстия для распределения потока жидкости в блок двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя. Одна часть жидкость нагнетается в полость охлаждения правого и левого ряда цилиндров, а вторая - в маслоохладитель. Из маслоохладителя жидкость направляется в зону правого ряда цилиндров. Вся жидкость выходит из блоков цилиндров двигателя внутреннего сгорания и поступает через каналы в зону действия термостатов.
В данной системе охлаждения двигателя не обеспечивается равномерное поступление охлаждающей жидкости в полости правого и левого ряда цилиндров двигателя внутреннего сгорания, так как часть жидкости, которая поступает в маслоохладитель, отправляется в зону правого ряда цилиндров, тем самым идет перераспределение расходов и давлений и образуется разница между двумя частями блока цилиндров.
Технический результат, на достижение которого направлено предложенное изобретение, заключается в повышении эффективности, экономичности и надежности работы двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения гидравлических потерь в системе охлаждения, обеспечения равномерности давлений и расходов и независимости блока цилиндров от маслоохладителя.
Технический результат достигается тем, что в жидкостной системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающей центробежный насос и термостатную коробку с термостатами, расположенные в цельнолитом корпусе, сообщенные между собой каналом, подводящим охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки в центробежный насос, и каналом, подводящим охлаждающую жидкость из термостатной коробки в центробежный насос через радиатор, маслоохладитель, блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, состоящий из правого и левого рядов цилиндров, соединительные каналы для прохода охлаждающей жидкости, новым является то, что термостатная коробка имеет отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя и отверстие для подвода охлаждающей жидкости от маслоохладителя, и подсоединена непосредственно к отводным коллекторам охлаждающей жидкости блока цилиндров двигателя и отводному каналу маслоохладителя, центробежный насос имеет отводящие каналы для соединения с блоком цилиндров двигателя и маслоохладителем, подсоединенные непосредственно к полостям правого и левого ряда цилиндров блока цилиндров и к подводящему каналу маслоохладителя.
Центробежный насос имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала, расположенных в одной плоскости, под одинаковым углом между собой и имеющих равные выходные сечения.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема жидкостной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
На фигуре 2 представлен общий вид сзади корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.
На фигуре 3 представлен общий вид спереди корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.
На фигуре 4 представлено характерное сечение корпуса центробежного насоса с тремя спиральными отводящими каналами, причем каналы отводов обрезаны до места постоянства их сходства.
Здесь: 1 - центробежный насос; 2 - радиатор; 3 - термостатная коробка; 4 - левый ряд цилиндров блока цилиндров; 5 - правый ряд цилиндров блока цилиндров; 6 - маслоохладитель; 7 - спиральный отводящий канал для подачи охлаждающей жидкости в маслоохладитель; 8 - спиральный отводящий канал для подачи охлаждающей жидкости в правый ряд цилиндров блока цилиндров; 9 - спиральный отводящий канал для подачи охлаждающей жидкости в левый ряд цилиндров блока цилиндров; 10, 11 - подводящие каналы в центробежный насос; 12 - входная полость рабочего колеса центробежного насоса; 13, 14 - отверстия для подвода жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания в термостатную коробку; 15 - отверстие для подвода жидкости из маслоохладителя в термостатную коробку; 16 - улитка корпуса центробежного насоса; 17, 18 - отверстия для выхода жидкости из термостатной коробки.
Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости включает центробежный насос 1 с входной полостью 12 для рабочего колеса, радиатор 2, термостатную коробку 3 с термостатами, маслоохладитель 6, блок ДВС, состоящий из правого 5 и левого 4 ряда цилиндров и соединительных каналов для прохода охлаждающей жидкости. Корпус жидкостных каналов выполнен как цельнолитое изделие, в одной стороне которого расположена термостатная коробка 3, а в другой - центробежный насос 1. Термостатная коробка имеет отверстия 13, 14 для подвода охлаждающей жидкости из блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания и отверстие 15 для подвода охлаждающей жидкости из маслоохладителя 6, также имеются отверстия 17, 18 для выхода охлаждающей жидкости в радиатор 2. Термостатная коробка 3 стыкуется непосредственно к отводным коллекторам охлаждающей жидкости блока цилиндров двигателя и отводному каналу маслоохладителя 6. Центробежный насос 1 имеет два подводящих канала (канал 10 - от радиатора в центробежный насос 1 и канал 11 - от термостатной коробки 3 в центробежный насос 1, выполненный внутри корпуса жидкостных каналов) и три спиральных отводящих канала, два из которых 8, 9 направляют охлаждающую жидкость к блоку цилиндров двигателя, а канал 7 - к маслоохладителю 6. Спиральные отводящие каналы 7, 8, 9 расположены в одной плоскости, под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения, при этом каналы 8 и 9 подсоединены непосредственно к полостям правого 5 и левого 4 ряда цилиндров блока двигателя, а канал 7 к подводящему каналу маслоохладителя 6.
Система жидкостного охлаждения ДВС работает следующим образом.
Тепловой режим двигателя регулируется автоматически двумя термостатами, находящимися в термостатной коробке 3. При температурах жидкости до 80°С термостаты находятся в закрытом состоянии и охлаждающая жидкость поступает в центробежный насос 1 только по подводящему каналу 11. Если температура жидкости находится в пределах от 80 до 90-95°С, то термостаты открыты наполовину и жидкость поступает в центробежный насос 1 по двум каналам - по подводящему каналу 11 и через радиатор 2 по подводящему каналу 10. При температуре 90-95°С охлаждающая жидкость поступает в центробежный насос 1 по подводящему каналу 10 только через радиатор 2. Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается центробежным насосом 1. Центробежный насос 1 имеет три спиральных отводящих канала 7, 8, 9, подающих жидкость в маслоохладитель 6, в полость охлаждения правого 5 и левого 4 ряда цилиндров соответственно. Из маслоохладителя 6 охлаждающая жидкость направляется в зону действия термостатов, находящихся в термостатной коробке 3, через отверстие 15. Охлаждающая жидкость, вышедшая из блока ДВС, также по каналам направляется в термостатную коробку 3 с термостатами через отверстие 13 и 14. Размещение термостатной коробки 3 и центробежного насоса 1 в корпусе жидкостных каналов, выполненном как цельнолитое изделие, а также подсоединение термостатной коробки 3 непосредственно к отводным коллекторам охлаждающей жидкости блока цилиндров двигателя и отводному каналу маслоохладителя 6, а отводящих каналов центробежного насоса 1 непосредственно к полостям правого 5 и левого 4 ряда цилиндров блока двигателя и к подводящему каналу маслоохладителя 6 обеспечивает компактность системы и способствует снижению гидравлических потерь и повышению надежности работы.
Таким образом, предлагаемая жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания позволяет снизить гидравлические потери на 20-30% по сравнению с прототипом, за счет того что охлаждающая жидкость, вышедшая из маслоохладителя 6, поступает непосредственно в зону работы термостатов, минуя при этом блок цилиндров, что уменьшает гидравлические потери и не влияет на перераспределение расхода охлаждающей жидкости между правым и левым рядом цилиндров двигателя. Обеспечивается независимое перекачивание жидкости через охлаждаемые узлы и агрегаты двигателя внутреннего сгорания, что приводит к повышению надежности, при этом обеспечивается равномерное распределение расходов и давлений охлаждающей жидкости по маслоохладителю 6, правому 5 и левому 4 рядам цилиндров двигателя внутреннего сгорания, что эффективно обеспечивает надежность поддержания оптимального температурного режима в блоке цилиндров.
1. Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая центробежный насос и термостатную коробку с термостатами, расположенные в цельнолитом корпусе, сообщенные между собой каналом, подводящим охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки в центробежный насос, и каналом, подводящим охлаждающую жидкость из термостатной коробки в центробежный насос через радиатор, маслоохладитель, блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, состоящий из правого и левого рядов цилиндров, соединительные каналы для прохода охлаждающей жидкости, отличающаяся тем, что термостатная коробка имеет отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя и отверстие для подвода охлаждающей жидкости от маслоохладителя и подсоединена непосредственно к отводным коллекторам охлаждающей жидкости блока цилиндров двигателя и отводному каналу маслоохладителя, центробежный насос имеет отводящие каналы для соединения с блоком цилиндров двигателя и маслоохладителем, подсоединенные непосредственно к полостям правого и левого ряда цилиндров блока цилиндров и к подводящему каналу маслоохладителя.
2. Жидкостная система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что центробежный насос имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала.
3. Жидкостная система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что спиральные отводящие каналы расположены в одной плоскости, под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения.
