КОРПУС ЖИДКОСТНЫХ КАНАЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к корпусам водяных насосов систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, предназначенным для стабильного поддержания нормального состояния двигателя, для равномерного охлаждения двигателя, для повышения гидродинамических характеристик корпуса водяных каналов, для улучшения экономичности и надежности насоса.
Известен насос системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с корпусом, крышкой насоса, валом, термостатной коробкой, подводящими и отводящими каналами. Изобретение имеет простую и компактную конструкцию (Патент Россия №2083853, МПК F01P 5/10, опубликовано 10.07.1997). Однако данная конструкция корпуса насоса не пригодна для больших расходов охлаждающей жидкости, и соответственно, непригодна для эксплуатации в автомобилях с большой мощностью. Термостатная коробка размещена в крышке насоса, что приводит к усложнению процесса сборки и разборки. Жидкостный насос имеет только один канал на выходе, а значит, не обеспечивается равномерное распределение расходов и давлений на входе в рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя.
Известен корпус водяных каналов с центробежным насосом и термостатной коробкой, наиболее близкий к заявленной полезной модели и принятый за прототип (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), который представляет собой цельнолитое металлическое изделие, прямоугольной формы, в противоположных углах которого по диагонали расположены термостатная коробка и водяной насос. В термостатную коробку жидкость поступает по каналу, в котором имеются отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания. В термостатной коробке жидкость может направляться в центробежный насос двумя путями. Если жидкость не нагрелась до определенной высокой температуры, то она отправляется в малый круг системы охлаждения, напрямую по каналу в центробежный насос. При достижении заданной температуры, жидкость отправляется в большой круг системы охлаждения, охлаждается в радиаторе и поступает в центробежный насос через другой канал. Насос имеет спиральный отвод, подающий жидкость в канал. В канале имеется три отверстия для распределения потока жидкости в блок двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя. Однако известный корпус водяных каналов не обеспечивает равномерное поступление жидкости в каналы рубашки охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Большое количество сужений и расширений в каналах, резкие повороты и лишние карманы создают большие потери давления и серьезно возмущают поток. В корпусе центробежного насоса наблюдаются сильные вибрации, шумы и биение. При таком расположении центробежного насоса корпус водяных каналов получается достаточно громоздким. Отверстия входов и выходов имеют разные диаметры, что негативно сказывается на общих гидравлических потерях.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности и экономичности двигателя внутреннего сгорания, за счет ликвидации вибраций, шума, биения, уменьшения гидравлических потерь, обеспечения равномерности давлений, расходов и скоростей, и направлено на уменьшение габаритных размеров и массы.
Технический результат достигается тем, что в корпусе жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляющем собой цельнолитое изделие, включающий термостатную коробку, улитку с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса, канал для подвода охлаждающей жидкости непосредственно из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса, дополнительный канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположной стороны, новым является то, что в термостатной коробке имеются отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, а улитка для расположения центробежного насоса имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем.
Спиральные отводящие каналы расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения.
На фигуре 1 представлен общий вид сзади корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.
На фигуре 2 представлен общий вид спереди корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.
На фигуре 3 представлено характерное сечение корпуса центробежного насоса с тремя спиральными отводящими каналами, причем каналы отводов обрезаны до места постоянства их сходства.
Здесь: 1 - термостатная коробка; 2 - дополнительный канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 3 - канал внутри цельнолитого корпуса для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 4 - входная полость для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса; 5, 6 - отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания в термостатную коробку 1; 7 - отверстие для подвода нагретой жидкости из маслоохладителя в термостатную коробку 1; 8 - улитка для расположения рабочего колеса центробежного насоса; 9 - спиральный отводящий канал для подачи охлажденной жидкости в маслоохладитель; 10, 11 - спиральные отводящие каналы для подачи охлажденной жидкости в блок по полублокам; 12, 13 - отверстия для выхода нагретой жидкости из термостатной коробки 1.
Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляет собой цельнолитое изделие, включающее термостатную коробку 1, входную полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса, расположенного в улитке 8 корпуса, канал 3, подводящий охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки 1 во входную полость 4 и дополнительный канал 2 для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 через радиатор (на фигуре не показан) во входную полость 4 с противоположной стороны. В термостатной коробке 1 имеются отверстия 5 и 6 для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и канал 7 для подвода охлаждающей жидкости от маслоохладителя, так же имеются отверстия 12, 13 для выхода жидкости. В улитке 8, где располагается рабочее колесо центробежного насоса, имеются, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала, два из которых 10 и 11 для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания, а канал 9 - для соединения с маслоохладителем. Два канала 2 и 3, подводящих охлаждающую жидкость в во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположных сторон, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом центробежного насоса с минимальными потерями. Входная полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса образована с одной стороны подводящими каналами 2, 3, с другой стороны спиральными отводящими каналами 9, 10, 11. Эта полость имеет отверстие со стороны отводящих каналов, позволяющее монтировать в корпус рабочее колесо. Каналы 9, 10, 11 расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения, что обеспечивает равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке двигателя внутреннего сгорания и оптимальный температурный режим в рубашке охлаждения.
Система жидкостных каналов работает следующим образом.
Охлаждающая жидкость из блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя поступает в термостатную коробку 1 через отверстия 5, 6 и 7. В термостатной коробке жидкость при температуре до 80°C направляется только в подводящий канал 3, при температуре от 80 до 90-95 жидкость поступает в канал 3 и через отверстия 12 и 13 подается в радиатор (на фигурах не указан), а далее в подводящий канал 2. При температуре 90-95°C охлаждающая жидкость поступает только в радиатор (на фигурах не указан) через отверстия 12 и 13, откуда охладившись, подается в подводящий канал 2. Поток жидкости через подводящие каналы 2 и 3 поступает во входную полость 4 рабочего колеса центробежного насоса. Под действием центробежных сил в рабочем колесе центробежного насоса жидкость собирается в улитку 8 с тремя спиральными отводящими каналами 9, 10 и 11. Характерное сечение улитки 8 со спиральными отводящими каналами, представлено на фиг. 3. Спиральные отводящие каналы 10 и 11 подводят охлажденную жидкость в блок двигателя внутреннего сгорания, а спиральный отводящий канал 9 - в маслоохладитель. Результаты проведенного численного моделирования подтвердили равномерность распределения давлений, расходов и скоростей на выходе из спиральных отводящих каналов корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.
Таким образом, на основании численных исследований гидравлические потери снизились на 25-30% по сравнению с прототипом. Обеспечивается независимое перекачивание жидкости через охлаждаемые узлы двигателя внутреннего сгорания. Два подводящих канала в центробежный насос, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом и подводят поток на входе в рабочее колесо с минимальными потерями, при этом рабочее колесо центробежного насоса не испытывает неравномерных усилий, что увеличивает срок службы устройства. Обеспечивается равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке по полублокам двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает поддержание оптимального температурного режима в рубашке охлаждения.