СИСТЕМА ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С УПРАВЛЯЕМЫМ ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобиля.
Известна система охлаждением двигателя внутреннего сгорания, содержащая расположенные под негерметичным капотом блок и головку цилиндров, кожух, образующий вместе с блоком и головкой цилиндров охлаждающую рубашку, соединенную с закапотным пространством с помощью входного и выходного каналов, при этом во входном канале установлен вентилятор, а выходной канал снабжен эжектором, всасывающий тракт которого сообщен с подкапотным пространством (Патент РФ №2131047, 1999 г.)
Недостатком этой системы является потребность в большой мощности на охлаждение двигателя внутреннего сгорания.
Известна система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая воздушный тракт и нагнетатель воздуха, которая снабжена конденсатором, пневмотурбиной, аккумуляторной батареей, коммутационным аппаратом, стартером-генератором, при этом нагнетатель воздуха выполнен в виде компрессора, а воздушный тракт - в виде герметичной рубашки охлаждения ДВС, причем выход компрессора соединен с входом рубашки охлаждения, ее выход - с входом пневмотурбины, аккумуляторная батарея соединена параллельно с конденсатором и через коммутационный аппарат - со стартером-генератором, который совместно с компрессором и пневмотурбиной расположены на едином валу (Патент РФ №2168640, 2001 г.).
Недостатком известной конструкции является сложность схемного решения с применением большого количества исполнительных элементов.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая коленчатый вал, воздушный тракт, выполненный в виде герметичной рубашки охлаждения и нагнетателя воздуха, выполненного в виде компрессора, она содержит двигатель Стирлинга обратного цикла с камерой охлаждения, воздуховод холодного воздуха, воздуховод горячего воздуха, причем выход нагнетателя воздуха через воздуховод горячего воздуха соединен с входом камеры охлаждения, выход которой через воздуховод холодного воздуха соединен с входом герметичной рубашки охлаждения, при этом ее выход соединен с входом нагнетателя воздуха с образованием замкнутого контура охлаждения, а коленчатый вал соединен с нагнетателем воздуха и двигателем Стирлинга обратного цикла посредством ременной передачи (Патент РФ №190869, 2018 г.).
Недостатком известной конструкции является низкий КПД процесса охлаждения двигателя из-за неэффективного отвода тепла от рабочих элементов двигателя Стирлинга, а также отсутствие управления процессом охлаждения.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение КПД процесса охлаждения двигателя внутреннего сгорания и снижение энергетических затрат системы воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается тем, что известная система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая коленчатый вал, воздушный тракт, выполненный в виде герметичной рубашки охлаждения и нагнетателя воздуха, выполненного в виде компрессора, двигатель Стирлинга обратного цикла с камерой охлаждения, воздуховод холодного воздуха, воздуховод горячего воздуха, она содержит термостат регулировки температуры, радиатор рабочего поршня высоких температур двигателя Стирлинга и воздуховод холодного воздуха малого сечения, причем выход нагнетателя воздуха через воздуховод горячего воздуха соединен с входом камеры охлаждения, один выход которой через воздуховод холодного воздуха малого сечения соединен с входом радиатора рабочего поршня высоких температур двигателя Стирлинга, а второй выход через воздуховод холодного воздуха большого сечения соединен с входом герметичной рубашки охлаждения, а ее выход соединен с входом термостата регулировки температуры в системе, выход которого соединен с входом нагнетателя воздуха с образованием управляемого замкнутого контура охлаждения, при этом коленчатый вал соединен с нагнетателем воздуха и двигателем Стирлинга обратного цикла посредством ременной передачи.
На фиг. 1 схематично представлена система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с замкнутым контуром охлаждения.
Система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит герметичную рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1, коленчатый вал 2, двигатель Стирлинга обратного цикла 3, радиатор рабочего поршня высоких температур 4, воздуховод холодного воздуха малого сечения 5, камеру охлаждения 6, нагнетатель воздуха 7, воздуховод горячего воздуха 8, воздуховод холодного воздуха 9, термостат регулировки температуры в системе охлаждения 10.
При этом выход нагнетателя воздуха 7 через воздуховод горячего воздуха 8 соединен с входом камеры охлаждения 6, один выход которой через воздуховод холодного воздуха малого сечения 5 соединен с входом радиатора рабочего поршня высоких температур 4 двигателя Стирлинга 3, выход камеры охлаждения 6 через воздуховод холодного воздуха большого сечения 9 соединен с входом герметичной рубашки охлаждения 1, выход которой соединен с входом термостата регулировки температуры в системе охлаждения 10, выход которого соединен с входом нагнетателя воздуха 7 с образованием управляемого замкнутого контура охлаждения, при этом коленчатый вал 2 соединен с нагнетателем воздуха 7 и двигателем Стирлинга обратного цикла 3 посредством ременной передачи.
Работа системы воздушного охлаждения осуществляется следующим образом. Нагнетатель воздуха 7, работающий от коленчатого вала 2, посредством ременной передачи подает сжатый горячий воздух в камеру охлаждения 6, где охлаждается за счет созданной в ней области отрицательных температур, сформированной на выходе двигателя Стирлинга обратного цикла 3, работающего от коленчатого вала 2 посредством ременной передачи. Охлажденный воздух через воздуховод холодного воздуха большого сечения 9 поступает в рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1, а через воздуховод холодного воздуха малого сечения 5 поступает на радиатор рабочего поршня высоких температур двигателя Стирлинга 4, что способствует охлаждению рабочего поршня и отводу тепла за закапотное пространство. После нагрева сжатого воздуха теплом двигателя внутреннего сгорания он посредством воздуховода горячего воздуха 8 поступает в термостат регулировки температуры в системе охлаждения 10, где в зависимости от установленных температурных пределов вырабатывается сигнал на включение нагнетателя воздуха 7 с последующим нагнетанием горячего воздуха обратно в камеру охлаждения 6.
Таким образом, организуется замкнутый цикл прохождения воздушного потока, с его управляемым периодическим охлаждением, исключающего связь с внешней средой.
Полезная модель за счет введения в конструкцию элементов управления в виде термостата повышает экономичность работы системы воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, а введение в конструкцию радиатора и магистрали холодного воздуха, обеспечивает эффективное охлаждение рабочего поршня высоких температур двигателя Стирлинга, что повышает КПД работы воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания.