СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано повышения эффективности работы системы жидкостного охлаждения 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.
Недостатками этой системы являются значительные затраты мощности на привод вентилятора, который приводится в действие от коленчатого вала двигателя, что уменьшает мощность, получаемую потребителям, а также большие размеры и масса радиатора.
Сказанное обусловливает повышенный расход топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем и значительный расход цветных металлов, из которых изготавливается радиатор.
Данная система охлаждения является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является полное исключение затрат части мощности, развиваемой поршневым двигателем внутреннего сгорания, для привода вентилятора и, как следствие, снижение расхода топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем, а также снижение температуры воздуха, используемого для охлаждения жидкости в радиаторе, что позволит уменьшить размеры радиатора, а следовательно его габариты, массу и стоимость.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в выпускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания устанавливается газовая турбина, проводящая в действие нагнетатель, который подает атмосферный воздух в трубу Ранка (Гупол А.Ф.. Эффект Ранка / А.Ф.Гупол // Успехи физических наук. - Т.167. - №8. - С.665-687), где его температура понижается (принципиально возможно понижение температуры до 200 К) и охлажденный воздух направляется на обдув радиатора.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемой системы жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Предлагаемая система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с радиатором 2, впускными 3 и выпускным коллекторами 4, выхлопной трубой 5, на которой установлена газовая турбина 6, приводящая в действие нагнетатель 7. Нагнетатель 7 соединен с входом трубы Ранка 8 патрубком 9, выход из которой сообщается с радиатором 2 через кожух вентилятора 10. Радиатор 2 соединен с рубашкой охлаждения поршневого двигателя 1 подводящим 11 и отводящим 12 трубопроводами.
Предлагаемая система жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
Отработавшие газы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 по выхлопной трубе 5 поступают в газовую турбину 6, которая приводит в действие нагнетатель 7. Нагнетатель 7 подает атмосферный воздух в трубу Ранка 8 (принцип действия которой описан в статье Гупол А.Ф.. Эффект Ранка / А.Ф.Гупол // Успехи физических наук. - Т.167. - №8. - С.665-687) по патрубку 9. Охлажденный в трубе Ранка 8 воздух по кожуху вентилятора 10 поступает на обдув радиатора 2. Поскольку перепад температур охлаждающей жидкости и обдувающего радиатор 2 воздуха существенно больше, чем при обдуве радиатора 2 атмосферным воздухом, поверхность охлаждения радиатора 2 может быть существенно уменьшена при сохранении прежнего теплосъема (см. формулу (1))
(1)
охл.ж.
возд.
где Q - количество теплоты, отводимой от охлаждающей жидкости (теплосъем); k - коэффициент теплопередачи от охлаждающей жидкости к воздуху; F - поверхность охлаждения радиатора; Т - средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе Т - средняя температура воздуха, обдувающего радиатор.
По сравнению с прототипом в предлагаемой системе жидкостного охлаждения поршневого двигателя внутреннего сгорания обеспечивается полное исключение затрат части мощности, развиваемой поршневым двигателем внутреннего сгорания (до 10%), для привода вентилятора и, как следствие, снижение расхода топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем, а также уменьшение охлаждаемой поверхности радиатора за счет снижения температуры воздуха, используемого для охлаждения жидкости в радиаторе, что приводит к уменьшению его габаритов, массы и стоимости.