СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ САЛОНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в жидкостных системах охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона на транспортных средствах всех категорий и исполнений.
Известна комбинированная система автоматического управления и регулирования теплового режима двигателя внутреннего сгорания, включающая блок и головку цилиндров с рубашкой охлаждения, вентилятор с регулирующей муфтой, жидкостной насос с механическим приводом, двухклапанный термостат, соединяющий полости охлаждения двигателя или с радиатором (основной контур система охлаждения) или с обводным каналом (байпасный контур). Система дополнительно оснащена газожидкостным утилизатором тепла отработавших газов, двухсекционным жидкостным теплообменником, охлаждающей секцией теплообменника и жидкостной секцией утилизации тепла отработавших газов с образованием дополнительного круга циркуляции охлаждающей жидкости, в которой установлен жидкостной насос с электрическим приводом (патент РФ№2109148, F01P 7/16).
Такая система не может обеспечить надлежащий тепловой режим двигателя в экстремальных дорожных условиях.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона транспортного средства (RU 78733 U1, 10.12.2008). Система содержит рубашки охлаждения блока цилиндров и головки блока двигателя, агрегат, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости в системе, устройство для перекрытия и распределения охлаждающей жидкости по основному и байпасному контурам, радиаторно-вентиляторный блок с электровентиляторами, компенсационно-расширительный бачок, байпасную магистраль, радиатор отопителя, жидкостно-масляный теплообменник, независимый подогреватель-отопитель, в жидкостной контур которого включен обратный клапан, датчики температуры охлаждающей жидкости, соединительные трубопроводы. В качестве агрегата, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости в системе, применен автономный, безсальниковый и безколлекторный жидкостной электронасос, а устройство для распределения потоков охлаждающей жидкости выполнено в виде шарового крана с приводом от электродвигателя и с управлением от термодатчиков, расположенных в наиболее теплонапряженных зонах головки блока двигателя.
Система выполнена в двух вариантах: одноконтурной (с одним электронасосом) и двухконтурной (с двумя электронасосами).
Однако указанная система имеет существенный недостаток, присущий всем системам жидкостного охлаждения двигателя, который заключается в том, что в случае механического повреждения радиатора разгерметизируется вся система охлаждения. Потеря охлаждающей жидкости в этом случае приведет к аварийной остановке двигателя и невозможности дальнейшего функционирования (использования) всего автотранспортного средства. При экстремальных климатических и других внешних неблагоприятных условий это приведет к угрозе жизнеобеспечения водителя и пассажиров (например, при военных действиях).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение возможности движения автотранспортного средства с частичной нагрузкой двигателя в случае повреждения радиатора системы охлаждения с использованием сброса выделяемого тепла двигателем через систему отопления.
Технический результат достигается в двух вариантах системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона транс портного средства:
- с одним электронасосом двигателя (одноконтурной), обеспечивающим последовательный проток охлаждающей жидкости через полость блока цилиндров в полость головки блока;
- с двумя электронасосами двигателя (двухконтурной), когда один электронасос подает охлаждающую жидкость в полость блока цилиндров, а другой в полость головки блока.
Вариант 1.
Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона транспортного средства содержит рубашки охлаждения блока цилиндров и головки блока двигателя, агрегат, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости в системе, выполненный в виде независимого жидкостного электронасоса, устройство для перекрытия и распределения охлаждающей жидкости по основному и байпасному контурам, радиаторно-вентиляторный блок с электровентиляторами, компенсационно-расширительный бачок, жидкостно-воздушный отопитель кабины, жидкостно-масляные теплообменники двигателя, коробки передач и систем автомобиля, независимый жидкостной подогреватель-отопитель в контур которого включен обратный клапан, датчики температуры охлаждающей жидкости, соединительные трубопроводы. Дополнительно система охлаждения снабжена аварийным электромеханическим регулятором, перекрывающим поступление потока жидкости из двигателя в радиатор
Вариант 2.
Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона транспортного средства содержит рубашки охлаждения блока цилиндров и головки блока двигателя, агрегат, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости в системе, выполненный в виде двух независимых жидкостных электронасосов с электроприводом, работающих независимо друг от друга, устройство для перекрытия и распределения охлаждающей жидкости по основному и байпасному контурам, радиаторно-вентиляторный блок с электровентиляторами, компенсационно-расширительный бачок; жидкостно-воздушный отопитель кабины, жидкостно-масляные теплообменники двигателя, коробки передач и систем автомобиля; независимый жидкостной подогреватель-отопитель в контур которого включен обратный клапан; датчики температуры охлаждающей жидкости, соединительные трубопроводы. Дополнительно система охлаждения снабжена тремя аварийными электромеханическими регуляторами, перекрывающими поступление потока жидкости из двигателя в радиатор. Сущность полезной модели заключается в следующем. Использование аварийного регулятора потока жидкости с одновременным закрытием основного электромеханического регулятора, установленного на выходе из радиатора, в случае механического повреждения и потери герметичности позволяет полностью отключить из системы охлаждения основной радиатор и обеспечить возможность работы двигателя с использованием байпасных контуров при движении автомобиля с частичной нагрузкой при отводе тепла двигателя через систему отопления. При этом циркуляция жидкости в системе охлаждения осуществляется независимым жидкостным электронасосом, в байпасный контур которого включены рубашки охлаждения блока и головки двигателя, радиатор системы отопления, теплообменники охлаждения масла двигателя, коробки передач, гидроусилителя руля, воздушного компрессора и независимый жидкостной подогреватель.
В качестве аварийного регулятора, перекрывающего поступление потока жидкости из двигателя в радиатор, может быть использован электромеханический (или механический) запорный вентиль (кран) с дистанционным или механическим управлением.
На Фиг.1 приведена гидравлическая схема заявляемой одноконтурной системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона. Заявляемая система включает в себя: компенсационный бачок (1), жидкостно-воздушный теплообменник (радиатор) (2), блок электровентиляторов (3), электромеханический регулятор потока жидкости через систему охлаждения (4), аварийный электромеханический или механический регулятор перекрытия потока жидкости из двигателя в радиатор (4а), компенсационно-расширительный бачок (5), независимый электрический жидкостной насос (6), распределительные устройства (7), теплообменник подогрева топливо-воздушной смеси или воздуха (8), двигатель внутреннего сгорания (9), воздушный компрессор (10), теплообменники для охлаждения масла двигателя, гидромеханической коробки передач и гидроусилителя руля (11), обратный клапан (12), электронасос подогревателя (13), кран отопителя (14), жидкостной подогреватель (15), радиатор отопителя (16), теплообменник АКБ (17).
Малый круг циркуляции (байпасный контур) составляют: независимый электрический жидкостной насос (6), рубашки охлаждения блока и головки двигателя, обратный клапан контура подогревателя (12), включенный радиатор отопителя (16), жидкостно-масляные теплообменники (11) и жидкостно-воздушные теплообменники, компенсационно-расширительный бачок (5). Такая схема байпасного контура обеспечивает быстрый прогрев двигателя при одновременном обогреве кабины и ускорении подогрева масла в контурах двигателя, коробки передач, гидроусилителя руля.
Удаление паро-воздушной смеси осуществляется посредством сброса в компенсационно-расширительный бачок из передней и задней головки блока, из верхнего подводящего бачка радиатора и из контура подогревателя и отопителя. Если из радиатора передней и задней части блока воздух и пар отводятся непосредственно в компенсационно-расширительный бачок, то из других частей системы паро-воздушная смесь поступает сначала в полость обратного клапана контура подогревателя, а затем в компенсационно-расширительный бачок.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При потере охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя, связанной с механическими повреждениями радиатора или при потере герметичности соединительных шлангов, перекрывается аварийный электромеханический кран (4а) с одновременным закрытием электромеханического регулятора потока жидкости через систему охлаждения (4). Система охлаждения при необходимости заполняется охлаждающей жидкостью или водой, кран отопителя открывается. При работе двигателя вся охлаждающая жидкость циркулирует через независимый электронасос по байпасному контуру, который составляют рубашки охлаждения блока и головки цилиндров двигателя, обратный клапан контура подогревателя, радиатор отопителя, теплообменники охлаждения масла двигателя, автоматической коробки передач и гидроусилителя руля, компенсационно-расширительный бачок.
Отвод тепла из системы охлаждения двигателя осуществляется через систему отопления. При максимально возможном расходе жидкости, обеспечиваемом независимым электронасосом двигателя, и наибольших оборотах электровентилятора отопителя теплорассеивающая способность последнего в состоянии обеспечить движение автотранспортного средства при работе двигателя на малых нагрузках.
Системы охлаждения и отопления по предлагаемому техническому решению обеспечивают нормальное функционирование независимого подогревателя и поддержание необходимого теплового состояния двигателя и кабины автотранспортного средства.
На Фиг.2 приведена гидравлическая схема заявляемой двухконтурной системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона. Система включает те же узлы и агрегаты, что и система по варианту 1, а отличие ее состоит в том, что она имеет два жидкостных, работающих независимо друг от друга, насоса: электронасос блока двигателя (6Б) и электронасос головки блока двигателя (6Г), а также три аварийный электромеханических или механических регулятора перекрытия потока жидкости из двигателя в радиатор (4а), которые позволяют обеспечить работу двигателя при аварийной ситуации по варианту 1.
Такое выполнение системы обеспечивает лучшее выравнивание температур деталей головки и блока двигателя и устранение жидкостного стыка между ними.