СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использована для повышения эффективности работы системы жидкостного охлаждения и улучшения пусковых характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Известна система жидкостного охлаждения поршневых двигателей внутреннего сгорания (Двигатели внутреннего сгорания. Кн.2. Динамика и конструирование: Учебник для вузов / В.Н.Луканин и др. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 400 с. Рис.11.3 с.296), содержащая: рубашку охлаждения, жидкостный насос, радиатор и вентилятор. При работе этой системы значительны затраты мощности на привод вентилятора от коленчатого вала двигателя, что уменьшает мощность, получаемую потребителем. В условиях низких температур окружающего воздуха требуется длительный прогрев двигателя перед принятием им внешней нагрузки, что приводит к перерасходу топлива. Радиатор имеет значительные размеры и массу, требующие расхода цветных металлов для его изготовления.
Известна вихревая труба Ранка-Хилша (Меркулов А.П., Вихревой эффект и его применение в технике. - М.: Издательство «Машиностроение», 1969. - 183 с.), при втекании охлаждающей жидкости в которую образуется интенсивный круговой поток, приосевые слои которого существенно охлаждаются и отводятся через отверстие диафрагмы в виде холодного потока, а периферийные слои подогреваются и вытекают через дроссель в виде горячего потока. Его энергия в последующем используется для подогрева охлаждающей жидкости и масла системы смазки при холодном пуске двигателя для сокращения продолжительности его прогрева перед принятием внешней нагрузки.
Полезная модель решает задачу повышения коэффициента полезного действия поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Это достигается тем, что система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержит рубашку охлаждения, жидкостный насос, вихревую трубу Ранка-Хилша и тепловой аккумулятор, соединенные с рубашкой охлаждения трубопроводом охлаждающей жидкости, имеющим датчик температуры охлаждающей жидкости, размещенный на выходе из рубашки охлаждения, и разделительный кран, установленный между входом трубопровода охлаждающей жидкости в вихревую трубу Ранка-Хилша и выходящим из нее трубопроводом горячего потока, входящим в трубопровод охлаждающей жидкости и далее в тепловой аккумулятор, причем выходящий из трубы Ранка-Хилша трубопровод холодного потока и выходящий из теплового аккумулятора трубопровод охлаждающей жидкости соединены с рубашкой охлаждения через жидкостный насос, а все трубопроводы, соединенные с трубой Ранка-Хилша, снабжены кранами, как и маслопровод на выходе из двигателя после датчика температуры смазочного масла, проходящий через тепловой аккумулятор и возвращающийся в двигатель через обратный клапан, при этом датчики температур электрически связаны со входом блока управления, а все краны с его выходом.
Полезная модель поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема системы жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит: рубашку охлаждения 1, на выходе из которой установлен датчик температуры охлаждающей жидкости 2, трубопровод охлаждающей жидкости 3 со входным краном 4 в вихревую трубу Ранка-Хилша 5 с отводящими трубопроводами холодного 6 и горячего 7 потоков, жидкостный насос 8 и тепловой аккумулятор 9. Кроме этого на двигателе имеются датчик температуры смазочного масла 10 и кран 11 маслопровода 12, по которому смазочное масло может поступать через тепловой аккумулятор 9 и далее через обратный клапан 13 в двигатель. Система также содержит разделительный кран 14 и блок управления 15, электрически связанный с датчиками температуры 2 и 10 и кранами 4, 6, 7, 11 и 14.
Система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных режимах охлаждающая жидкость по трубопроводу охлаждающей жидкости 3 через входной кран охлаждающей жидкости 4 поступает в вихревую трубу Ранка-Хилша 5. При этом разделительный кран 14 закрыт. В вихревой трубе Ранка-Хилша 5 охлаждающая жидкость разделяется на два потока: горячий и холодный. Горячий поток через кран трубопровода горячего потока 7 направляется в тепловой аккумулятор 9, где отдает часть энергии, охлаждается и направляется в рубашку охлаждения 1, смешиваясь с холодным потоком, прошедшим через кран трубопровода холодного потока 6. Необходимая температура охлаждающей жидкости на входе в рубашку охлаждения обеспечивается регулированием положений крана охлаждающей жидкости 4, крана трубопровода горячего потока 7 и крана трубопровода холодного потока 6, которое производится блоком управления 15, получающим сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости 2. Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется жидкостным насосом 8.
Накопленная в тепловом аккумуляторе 9 энергия в последующем используется для подогрева охлаждающей жидкости и масла системы смазки при холодном пуске двигателя для сокращения продолжительности его прогрева перед принятием внешней нагрузки. При пуске холодного двигателя кран охлаждающей жидкости 4, кран трубопровода горячего потока 7 и кран трубопровода холодного потока 6 закрыты, а разделительный кран 14 открыт. Охлаждающая жидкость поступает в тепловой аккумулятор 9, нагревается и поступает в рубашку охлаждения 1. В то же время сигнал с датчика температуры смазочного масла 10 через блок управления 15 обеспечивает открытие крана 11 маслопровода 12, масло поступает в тепловой аккумулятор 9 и, нагретое, через обратный клапан 13, возвращается в двигатель. После достижения рабочей температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла датчики температуры 2 и 10 подают сигналы на блок управления 15, и система начинает функционировать как при работе в эксплуатационных режимах.
Исключение из системы жидкостного охлаждения ДВС вентилятора и радиатора и применение вихревой трубы Ранка-Хилша обеспечивают полное исключение затрат части мощности, развиваемой поршневым двигателем внутреннего сгорания (до 10%), для привода вентилятора и, как следствие, снижается расход топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем, а также исключается расход цветного металла на изготовление радиатора. Продолжительность прогрева двигателя перед принятием им внешней нагрузки сокращается за счет предварительного нагрева охлаждающей жидкости и смазочного мала в тепловом аккумуляторе.