СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2235893, МПК F01Р 11/08, 2002), содержащая рубашку охлаждения блоков цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат, радиатор, жидкостной насос, жидкостно-маслянный теплообменник (ЖМТ), представляющий собой патрубок с ребрами, проходящий через масляный картер, а от него в рубашку охлаждения блока цилиндров в двух местах между первым и вторым цилиндрами и между третьим и четвертым цилиндрами, и отводится из головки блока цилиндров в двух местах - от первого и четвертого цилиндра.
Недостатком данной системы охлаждения является то, что в ней присутствует большое количество соединений, что в процессе эксплуатации приводит к их разгерметизации и отказу двигателя. Представленная система также имеет сравнительно большой объем и, соответственно, теплоемкость, что значительно увеличивает время прогрева двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по функциональным возможностям и совокупности признаков является система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2293856, МПК F01Р 3/20, F01Р 11/08, 2005), содержащая: рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат, радиатор, жидкостной насос, жидкостно-масляный теплообменник (ЖМТ), трубопроводы, радиатор отопителя салона, трехходовой кран, регулирующий подачу нагретой охлаждающей жидкости, поступающей в радиатор отопителя
салона автомобиля или к жидкостному насосу, циркуляционный электрический насос, включающийся на нагруженных режимах работы двигателя, обеспечивающего интенсивность охлаждения масла, перед подачей в масляный фильтр на нагруженных режимах работы двигателя.
Недостатком данной системы охлаждения является то, что в ней введены дополнительные элементы, такие как трехходовой кран, предназначенный для управления радиатором отопителя, при включении которого принудительно меняется объем системы охлаждения, что приводит к падению температуры охлаждающей жидкости и, наоборот, при выключении, резко меняется объем системы охлаждения, что приводит к повышению температуры в системе, циркуляционный электрический насос, использующий дополнительные ресурсы бортовой электрической сети автомобиля, что, безусловно, влияет на надежность системы охлаждения. Далее эффективность обогрева салона резко падает на таких режимах работы двигателя как холостой ход и в условиях низких температур, поскольку охлаждающая жидкость проходя через ЖМТ, часть тепла будет отдавать маслу и попадать в радиатор отопителя уже частично охлажденной, таким образом не будет поддерживаться заданная температура.
Сущность полезной модели заключается в разработке такой системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, которая позволит за счет оптимального количества элементов, их размещения в системе и характеристик, иметь эффективное охлаждение двигателя, быстрый прогрев при холодном пуске, оптимальную работоспособность на различных нагрузочных режимах работы двигателя, возможность обогрева салона автомобиля, используя тепло охлаждающей жидкости.
Технический результат направлен на эффективное охлаждение двигателя при работе на различных режимах нагрузки двигателя в различных температурных условиях окружающего воздуха, быстрый прогрев двигателя при холодном запуске, возможность обогрева салона на различных режимах работы двигателя.
Технический результат достигается тем, что в известной системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат, радиатор, жидкостной насос, ЖМТ и трубопроводы, особенностью является то, что в ней предусмотрена возможность обогрева салона автомобиля с использованием тепла циркулирующей охлаждающей жидкости, проходящей последовательно через рубашку охлаждения блока цилиндров, через головку цилиндров, через жидкостно-масляный теплообменник, в радиатор отопителя, кроме того, в систему дополнительно введены термостат отопителя, через который нагретая охлаждающая жидкость поступает в радиатор отопителя для обогрева салона или возвращается к жидкостному насосу, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, что позволяет уменьшить емкость системы охлаждения на режимах холодного пуска и уменьшить время прогрева, а также на нагруженных режимах, соответственно увеличить емкость системы охлаждения, тем самым поддерживая нормальный температурный режим, а радиатор отопителя при прогретом двигателе, будет постоянно иметь необходимую температуру для обогрева салона, а также дополнительно введен клапан управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу (клапан управления), установленный взаимосвязано с системой питания, и позволяющий в зависимости от температуры охлаждающей жидкости увеличивать или уменьшать обороты вращения коленчатого вала на холостом ходу, что позволяет уменьшить время прогрева при холодном пуске двигателя.
Отличительными признаками являются то, что в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания дополнительно введены клапан управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу и термостат радиатора отопителя.
На фигуре 1 представлена схема системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на фигуре 2 изображено устройство клапана управления частотой вращения коленчатого вала.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 (фигура 1), содержит рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат 3, радиатор 4, жидкостной насос 2, ЖМТ 5, трубопроводы, масляный фильтр 6, термостат отопителя 7, регулирующий подачу нагретой охлаждающей жидкости в радиатор отопителя 9, клапан управления 8, установленный последовательно между ЖМТ 5 и термостатом отопителя 7.
Клапан управления частотой вращения коленчатого вала (фигура 2) представляет собой корпус клапана 10, баллон термосилового элемента 11, резиновая мембрана 12, штуцер входной 13, шток 14, возвратная пружина 15, направляющая втулка 16, буфер 17, твердый наполнитель термосилового элемента 18, отводящий штуцер 19.
Работа системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.
Охлаждающая жидкость от жидкостного насоса 2 (фигура 1) подается в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя 1 и направляется к ЖМТ 5, где передает тепло холодному маслу, далее поток жидкости направляется по трубопроводу к клапану управления 8, где в зависимости от температуры осуществляется воздействие на твердый наполнитель термосилового элемента 18 (фигура 2), в результате чего он увеличивается в объеме и передают кинетическое воздействие через шток клапана 14 на механизмы топливной системы, уменьшая обороты холостого хода в зависимости от повышения температуры охлаждающей жидкости, возвращая в нормативный параметры частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу при прогретом двигателе, после чего при помощи термостата отопителя 7 (фигура 1), поток охлаждающей жидкости по трубопроводу направляется к жидкостному насосу 2, если температура охлаждающей жидкости ниже 60°С, или в радиатор отопителя салона 9 в случае если температура охлаждающей жидкости больше 60°С.
После пуска двигателя на режиме прогрева охлаждающая жидкость низкой температуры от жидкостного насоса 2 (фигура 1) подается в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя 1, где нагревается за счет сгорания топлива, далее направляется к ЖМТ 5, где часть тепла охлаждающей жидкости отдается холодному маслу, далее холодный поток направляется через клапан управления 8, шток клапана управления 5 (фигура 2), кинетически связанный с механизмами подачи топлива системы питания, под действием возвратной пружины 6 прижат к баллону термосилового элемента 2, находясь в изначальном положении, в котором за счет воздействия на механизмы системы питания увеличены обороты вращения коленчатого вала, далее охлаждающая жидкость направляется к термостату отопителя 7 (фигура 1), поскольку температура не достигла еще заданного значения, соответствующего прогретому двигателю, холодная жидкость далее направляется к водяному насосу.
По достижению температуры охлаждающей жидкости, соответствующей прогретому состоянию двигателя (70°С), охлаждающая жидкость направляется от жидкостного насоса 2 (фигура 1) в рубашку охлаждения двигателя 1, далее в ЖМТ 5, где часть тепла нагретого масла отдается охлаждающей жидкости, далее направляется в клапан управления 8, поскольку температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения достигла 70°С, объем твердого наполнителя клапана управления 18 (фигура 2) увеличивается и прижимает резиновую мембрану 12, она выгибается и давит через буфер 17 на шток 14, который выдвигается из корпуса клапана управления 10, воздействуя на механизмы системы питания, уменьшая частоту вращения коленчатого вала, возвращая в нормативный параметры, соответствующие холостому ходу прогретого двигателя 1 (фигура 1), далее охлаждающая жидкость подается к термостату отопителя 7, которые под воздействием горячей охлаждающей жидкости (температура открытия 60°С) открывается и охлаждающая жидкость подается в радиатор отопителя 9, обеспечивая возможность обогрева
салона автомобиля, далее поток жидкости направляется к жидкостному насосу 2.
Таким образом, во время холодного пуска двигателя начинает циркулировать сравнительно небольшой объем охлаждающей жидкости от жидкостного насоса 2 (фигура 1) по рубашке охлаждения блока цилиндров двигателя 1 в каналы охлаждения головки цилиндров, далее в ЖМТ 5, в клапан управления 8 и через термостат отопителя 7 возвращается в жидкостной насос 2. На нагруженных режимах работы двигателя термостат 3 и термостат отопителя 7 открыты и в системе циркулирует больший объем охлаждающей жидкости, обеспечивая тем самым интенсивное охлаждения двигателя.
Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с известными системами охлаждения двигателей внутреннего сгорания предложенная система охлаждения обеспечивает эффективное охлаждения двигателя на различных режимах работы, быстрый прогрев при холодном пуске двигателя, а также обогрев салона автомобиля, автоматически регулируя работу системы охлаждения, без дополнительных механических воздействия водителя, что увеличивает ее надежность.