РАДИАТОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RADIATOR OF COOLING SYSTEM OF VEHICLE PROPULSION UNIT

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании и изготовлении радиаторов систем охлаждения силовых установок транспортных средств.
Известен радиатор [1] (прототип) системы охлаждения силовой установки транспортного средства, который содержит заливную горловину с пробкой, левый и правый бачки, каркас, трубчатую сердцевину, входной и выходной патрубки.
Недостатком данной конструкции радиатора является ее неэффективная тепловая производительность при различных температурах окружающего воздуха, так как его конструкция рассчитана на обеспечение температурного режима силовой установки на максимальную температуру окружающей среды (до +45°С) [2, с.195], а при температурах окружающего воздуха ниже максимальной радиатор работает с недогрузкой.
Изобретение направлено на повышение тепловой эффективности радиатора.
Технический результат достигается тем, что прелагаемый радиатор, содержащий заливную горловину, левый и правый бачки, трубчатую сердцевину, входной и выходной патрубки, установленные на каркасе, при этом он дополнительно снабжен поршнем, термостатом и направляющим стержнем, расположенными в левом бачке, причем термостат вмонтирован в поршень, вместе с которым они расположены на направляющем стержне, установленном жестко в корпусе левого бачка, гидравлически связанного с входным патрубком, а через трубчатую сердцевину - с правым бачком, выходным патрубком и заливной горловиной.
Отличительным признаком от прототипа является то, что радиатор снабжен дополнительно поршнем, термостатом и стержнем, расположенными в левом бачке.
На чертеже показан радиатор силовой установки транспортного средства, общий вид.
Радиатор состоит из горловины 1, которая закрыта пробкой с паровоздушным клапаном (не показан), левого 3 и правого 4 бачков, установленных на соответствующих боковинах трубчатой сердцевины 9, которые закреплены на каркасе 6. Левый 3 бачок содержит стержень 2, на котором размещается поршень 5 с встроенным в него термостатом 10. Стержень 2 установлен жестко в корпусе левого 3 бачка, гидравлически связанного с входным патрубком 7, а через трубчатую сердцевину 9 - с правым 4 бачком, выходным патрубком 8 и заливной горловиной 1.
Работа радиатора может осуществляться в четырех режимах: исходном, холостого хода, эксплуатационном и максимальном, на которых он работает следующим образом.
В исходном режиме, при неработающем циркуляционном насосе силовой установки (не показаны), охлаждающая жидкость не поступает к входному патрубку 7. Поршень 5, под действием своей массы, находится в нижней части стержня 5 левого 3 бачка. Термостат 10 закрыт. Охлаждающая жидкость заполняет весь гидравлический тракт радиатора, но не циркулирует в нем.
При работе циркуляционного насоса системы охлаждения силовой установки в режиме холостого хода (минимальная частота вращения вала) охлаждающая жидкость подводиться к входному патрубку 7 и поршню 5, при этом давление охлаждающей жидкости на поршень 5 минимально. Поршень 5 поднимается на минимальную высоту по стержню 2, обеспечивая протекание жидкости от входного патрубка 7 через нижний ряд трубчатой сердцевины 9. Производительность насоса и теплопередача от силовой установки в охлаждающую жидкость в этом режиме минимальны [4], а тепловая эффективность нижнего ряда трубок радиатора будет максимальна. При длительной работе в том режиме и нагреве охлаждающей жидкости свыше эксплуатационной температуры открывается термостат 10 и жидкость поступает в надпоршневую область левого 3 бачка, проходит через верхние ряды трубчатой сердцевины 9, охлаждаясь в них, далее проходит через правый бачок 4 и выходной патрубок 8 и возвращается в систему охлаждения силовой установки. После чего термостат 10 закрывается и цикл работы радиатора в этом режиме повторяется.
При работе циркуляционного насоса системы охлаждения силовой установки на эксплуатационном режиме поршень 5 может занимать промежуточное положение на стержне 2 между верхним и нижним концами левого 3 бачка, при этом его положение на стержне 2 будет также зависеть от давления охлаждающей жидкости, которое пропорционально частоте вращения вала силовой установки [3, с.133]. Жидкость, поступающая во входной патрубок 7, протекает только через ряды трубчатой секции 9, расположенные под его поршневой областью.
Жидкость, расположенная над поршнем 5, выдавливается поршнем 5 через неработающие ряды трубчатой секции 9.
Количество тепла, отдаваемого силовой установкой в охлаждающую жидкость, также пропорционально частоте вращения вала силовой установки [4, с.140], что позволяет при фиксированном режиме работы силовой установки обеспечивать рациональную нагрузку радиатора. Жидкость при этом будет находиться в диапазоне эксплуатационных температур, то есть не будет переохлаждаться и перегреваться, то есть будет обеспечиваться эффективный теплообмен. При длительной работе силовой установки на определенной частоте вала поршень 5 будет занимать фиксированное промежуточное положение на стержне 2 и в случае перегрева жидкости откроется термостат 10 и жидкость поступит в надпоршневую область левого бачка 3. После чего термостат 10 закрывается и цикл работы радиатора в этом режиме повторяется.
При работе циркуляционного насоса системы охлаждения силовой установки в максимальном режиме поршень 5 будет занимать верхнее положение в верхнем конце левого 3 бачка. Производительность насоса и теплопередача от силовой установки в охлаждающую жидкость в этом режиме будут максимальными и тепловая эффективность радиатора также будет максимальной, так как в работе радиатора будут задействованы все ряды трубчатой секции 9.
Таким образом, тепловая эффективность радиатора повысилась благодаря его интегральной производительности, пропорциональной количеству рядов трубчатой секции 9 при использовании на различных режимах работы за счет пропорционального перемещения поршня 5 давлению жидкости и пропуску ее на фиксированном режиме через термостат 10.
При интегральной производительности радиатора в его работе участвует определенное (рациональное) количество рядов трубчатой сердцевины 9, а не вся поверхность охлаждения радиатора (как у прототипа), что обеспечивает более эффективный теплообмен при температурах окружающего воздуха ниже +45°С и особенно в холодное время года.
Источники информации
1. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. И др. Основы конструкции автомобиля.: - М. ООО Книжное издательство «За рулем», 2005. - 336 с.
2. Бурков В.В., Индейкин А.И. Автотракторные радиаторы. - Л.: Машиностроение, 1978. - 216 с.
3. Вознюк В.С. Гидравлика и гидравлические машины. М.: Воениздат, 1979. - 168 с.
4. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа, 2002. - 496 с.