СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE COOLING SYSTEM

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания тягового подвижного состава (ТПС) и специального подвижного состава (СПС).
Известен способ регулирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что охлаждающий воздух (холодный теплоноситель) всасывают в одном направлении через радиаторные секции охлаждающего устройства двигателя внутреннего сгорания, которое содержит независимые горячий (ГК) и холодный (ХК) контуры циркуляции горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.), в горячий контур включены полости охлаждения двигателя внутреннего сгорания, насос и радиаторные секции ГК, а в холодный контур - охладитель наддувочного воздуха, водомаслянный теплообменник, насос и радиаторные секции ХК; радиаторные секции обоих контуров расположены в один ряд по ходу движения охлаждающего воздуха (холодного теплоносителя), а так же четыре вентилятора, установленные в непосредственной близости друг от друга (Тепловоз 2ТЭ116, М.: Транспорт, 1985, стр.83, рис.50).
Известен способ регулирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, принятый за прототип, заключающийся в том, что охлаждающий воздух (холодный теплоноситель) всасывают в одном направлении через радиаторные секции установки охлаждения двигателя внутреннего сгорания, которая содержит независимые горячий и холодный контуры циркуляции горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.), установленные в два ряда, в ГК включены полости охлаждения двигателя внутреннего сгорания, насос и радиаторные секции ГК, расположенные во втором ряду по ходу движения охлаждающего воздуха (холодного теплоносителя), а в ХК - охладитель наддувочного воздуха, водомаслянный теплообменник, насос и радиаторные секции ХК, расположенные в первом ряду по ходу движения охлаждающего воздуха (холодного теплоносителя), а также один вентилятор. (Тепловоз 2ТЭ10У Техническое описание 2170.00.00.0000ТО, ПО «Лугансктепловоз», Минтяжмаш, 1990, стр.43).
Недостатками этих способов охлаждения двигателя внутреннего сгорания является то, что они не позволяют эффективно регулировать температуру горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) горячего и холодного контуров системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания во всем температурном диапазоне окружающего воздуха и особенно при низких температурах окружающего воздуха, а также имеются значительные термические напряжения в передних рядах трубок радиаторных секций.
Техническим результатом является регулирование температур горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) горячего и холодного контуров системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания во всем температурном диапазоне окружающего воздуха, особенно при низких температурах окружающего воздуха, снижение температурных напряжений в передних рядах радиаторных трубок.
Способ регулирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что вентиляторы не менее двух всасывают охлаждающий воздух через радиаторные секции с горячими теплоносителями холодного контура, установленные в первом ряду, и горячего контура, установленные во втором ряду по ходу движения охлаждающего воздуха, регулируют температуры горячих теплоносителей горячего и холодного контуров за счет изменения оборотов вентиляторов, переключают не менее одного вентилятора в режим реверса при понижении температуры горячего теплоносителя в холодном контуре ниже допустимого уровня, нагнетают охлаждающий воздух вентилятором, переключенным в режим реверса, последовательно на часть радиаторных секций горячего контура, а затем на часть радиаторных секций холодного контура для уменьшения отвода тепла от горячего теплоносителя холодного контура. Кроме того, частично используют подогретый охлаждающий воздух от вентилятора, работающего на всасывание, прошедший через часть радиаторных секций холодного и горячего контуров, в охлаждающем воздухе, нагнетаемом одним или несколькими вентиляторами, переключенными в режим реверса, для поддержания температуры горячих теплоносителей холодного и горячего контуров в допустимом диапазоне и снижения термических напряжений в трубках этих секций.
Уменьшение теплоотвода в холодном контуре происходит, так как один из вентиляторов включают в режим реверса (при понижении температуры горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) в холодном (ХК) контуре до определенного уровня), при этом охлаждающий воздух (холодный теплоноситель), нагревают, пропуская через радиаторные секции горячего контура (внутреннего ряда) и нагнетают далее на секции холодного контура (внешнего ряда), что позволяет не переохлаждать горячий теплоноситель ХК (вода, тосол и т.д.), кроме этого, при включении одого из вентиляторов в реверсивный режим частично используют подогретый охлаждающий воздух (холодный теплоноситель) от первого вентилятора и смешивают его с охлаждающим воздухом (хололдным теплоносителем), нагнетаемым одним или несколькими реверсированными вентиляторами на радиаторные секции, что дополнительно повышает температуру охлаждающего воздуха (холодного теплоносителя), нагнетаемого на радиаторные секции, что позволяет не переохлаждать горячий теплоноситель (воду, тосол и т.д.) холодного контура и поддерживать температуры горячих теплоносителей (воды, тосола и т.д.) ГК и ХК в допустимом диапазоне, при этом также снижаются термические напряжения в передних рядах трубок.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема способа регулирования температур теплоносителей системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с реверсом вентиляторных установок, реализующая предложенный способ.
На фигуре 2 изображен поперечный разрез А-А фиг.1 тепловоза по радиаторным секциям и по вентилятору с реверсом.
Система охлаждения, реализующая предложенный способ регулирования температур теплоносителей системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (фиг.1 и 2), содержит:
Горячий контур 1, в который включены насос 2, водяные полости 3 двигателя внутреннего сгорания, которые через насос 2 подключены к радиаторным секциям 4, установленным во втором ряду по ходу охлаждающего воздуха и последовательно или последовательно-параллельно по отношению к движению горячего теплоносителя (воды, тосола и т.д.) и холодный контур 5, в который включены насос 6, охладитель наддувочного воздуха 7 и охладитель масла 8, которые через насос 6 подсоединены к радиаторным секциям 9 холодного контура 5, расположенным в первом ряду по ходу движения охлаждающего воздуха. Для подачи охлаждающего воздуха через радиаторные секции 4 и 9 в системе охлаждения имеются не менее двух вентиляторов 10, установленных в непосредственной близости друг от друга, причем не менее одного вентилятора выполнены с возможностью переключения в режим реверса. Охладитель масла 8 входит в масляный контур 11, в котором установлен терморегулятор 12.
Предложенный способ регулирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания реализуется следующим образом.
Вентиляторы 10 (не менее двух) всасывают охлаждающий воздух через радиаторные секции 9 и 4 с горячими теплоносителями соответственно холодного контура 5, установленными в первом ряду, и горячего контура 1, установленными во втором ряду по ходу движения охлаждающего воздуха, регулируют температуры горячих теплоносителей горячего 1 и холодного 5 контуров за счет изменения оборотов (частоты вращения) вентиляторов 10, переключают не менее одного вентилятора 10 в режим реверса при понижении температуры горячего теплоносителя в холодном контуре 5 ниже допустимого уровня, нагнетают охлаждающий воздух вентилятором 10, переключенным в режим реверса, последовательно на часть радиаторных секций 4 горячего контура 1, а затем на часть радиаторных секций 9 холодного контура 5 для уменьшения отвода тепла от горячего теплоносителя холодного контура 5.
По мере снижения температуры охлаждающего воздуха температуру горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) горячего контура 1 поддерживают постоянной за счет изменения частоты вращения вентиляторов 10, а температура горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) холодного контура 5 уменьшается, так как теплорассеивающая способность радиаторных секций 9 холодного контура 5 возрастает значительно быстрее, чем горячего 1. Переохлаждению масла препятствует наличие терморегулятора 12 в масляном контуре 11.
При понижении температуры окружающего воздуха (например ниже +5°С) и понижении температуры горячего теплоносителя (вода, тосол и т.д.) холодного контура 5 ниже допустимого уровня (35…40°С) не менее одного вентиляторов 10 переключают в режим реверса. При этом возможно, что частично используют подогретый охлаждающий воздух от вентилятора 10, работающего на всасывание, прошедший через часть радиаторных секций 9 и 4 соответственно холодного 5 и горячего 1 контуров, в охлаждающем воздухе, нагнетаемом одним или несколькими вентиляторами 10, переключенными в режим реверса, смешивают с неподогретым охлаждающим воздухом и, создавая эффект рециркуляции, подают его на вход части радиаторных секций горячего контура 1, и далее части радиаторных секций 9 холодного контура 5 для поддержания температуры горячих теплоносителей холодного 5 и горячего 1 контуров в допустимом диапазоне и снижения термических напряжений в трубках этих секций.
Таким образом, предложенный способ регулирования системы охлаждения позволяет осуществить регулирование температур горячего теплоносителя, циркулирующего в горячем 1 и холодном 5 контурах системы охлаждения во всем диапазоне температур окружающего воздуха, особенно при низких температурах окружающего воздуха за счет реверса одного из вентиляторов 10 и регулирования частоты вращения вентиляторных колес. Способ регулирования возможен при наличии двух и более вентиляторов в охлаждающих устройствах системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания тепловозов и другого специального подвижного состава.