Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания тепловоза

Полезная модель относится к двигателестроению, а конкретнее к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) магистральных тепловозов.
Известна система охлаждения ДВС, содержащая контур охлаждения воды двигателя, включающий воздуховодяной радиатор, вентилятор с приводом и водяной насос, контур охлаждения масла двигателя, включающий масляный насос, водомасляный теплообменник, водяной насос, воздуховодяной радиатор и вентилятор с приводом, и водовоздушный теплообменник охлаждения наддувочного воздуха, подключенный к контуру охлаждения масла двигателя [Жилин Г.А. и др. Пассажирский тепловоз, ТЭП-60. М.: Транспорт, 1971, с. 376].
Недостатками этой системы являются низкий коэффициент теплопередачи и большие энергозатраты.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур охлаждения воды двигателя, включающий последовательно соединенные насос и радиатор с вентилятором обдува воздухом, контур охлаждения масла двигателя, включающий насос и водомасляный теплообменник, соединенный при помощи трубопровода с радиатором, имеющим вентилятор обдува и водовоздушный теплообменник охлаждения наддувочного воздуха, трубопроводы с управляемыми запорными органами, причем один из трубопроводов подсоединен к водовоздушному теплообменнику для отвода пара в атмосферу, а другой к контуру охлаждения воды двигателя [Патент РФ №2059081, МПК F01P 3/20, опубл. 27.04.1996 г., автор Евенко В.И. «Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания»].
Недостатками этой системы является низкий коэффициент теплопередачи, большие энергозатраты.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является увеличение коэффициента теплопередачи, снижение энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей контур охлаждения воды двигателя, включающий водяной насос, контур охлаждения масла двигателя, включающий масляный насос и водомасляный теплообменник, соединенный при помощи трубопровода с радиатором и вентилятором обдува, датчик температуры надувочного воздуха и водовоздушный теплообменник, установленный на линии подачи воздуха в двигатель и автоматический орган управления, отличающийся тем, что в качестве водовоздушного теплообменника и радиатора использованы тепловые трубы, а на линии охлаждения воды дополнительно установлен водоводяной теплообменник, межтрубное пространство которого соединено трубопроводом с тепловыми трубами на линии охлаждения воды и межтрубным пространством водомасляного теплообменника, образуя замкнутый контур.
Введение в систему в качестве водовоздушного теплообменника и радиатора - тепловых труб, водоводяного теплообменника на линии охлаждения воды, межтрубное пространство которого соединено трубопроводом с тепловыми трубами на линии охлаждения воды и межтрубным пространством водомасляного теплообменника, образуя замкнутый контур позволяет увеличить теплообмен за счет более высокого коэффициента теплопередачи.
На фиг. изображена принципиальная схема системы охлаждения ДВС тепловоза.
Устройство системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 содержит контур охлаждения масла 2 двигателя внутреннего сгорания, контур охлаждения воды 3 двигателя внутреннего сгорания, тепловые трубы 4 охлаждения наддувочного воздуха, масляный насос 5, водомасляный теплообменник 6, водяной насос 7, водоводяной теплообменник 8, трубопровод 9, насос 10, тепловые трубы охлаждения воды 11, вентилятор 12, датчик температуры 13 наддувочного воздуха, автоматический орган управления (АОУ) 14.
Система охлаждения работает следующим образом.
Масло, циркулирующее в контуре охлаждения масла 2, из двигателя внутреннего сгорания 1 масляным насосом 5 подается в водомасляный теплообменник 6, в котором теплота от масла передается охлаждающей воде. Охлажденное масло поступает в двигатель внутреннего сгорания 1, а вода, нагретая в теплообменнике 6, по трубопроводу 9 насосом 10 направляется к тепловым трубкам 11, остывает и возвращается в теплообменник 6. Тепловые трубки 11 установлены таким образом, что одна их часть, заполненная рабочей жидкостью, погружена в поток охлаждаемой воды, а другая обдувается потоком воздуха, создаваемого вентилятором 12. Рабочая жидкость нагревается, закипает, пар движется вверх по трубке и отдает свою тепловую энергию стенкам трубки, которые охлаждаются воздухом. Таким образом осуществляется наиболее эффективное охлаждение водяного контура.
Вода, циркулирующая в контуре охлаждения воды 3, из двигателя внутреннего сгорания 1 водяным насосом 7 подается в водоводяной теплообменник 8, где охлаждается водой, поступающей от водомасляного теплообменника 6, и возвращается в двигатель внутреннего сгорания 1.
Масляный насос 5, водяной насос 7 и насос 10 управляются автоматическим органом управления 14.
Наддувочный воздух, температура которого контролируется датчиком температуры надувочного воздуха 13, поступает от турбокомпрессора к тепловым трубкам 4, омывает их снаружи и далее попадает в двигатель внутреннего сгорания 1. Датчик температуры 13 соединен с автоматическим органом управления 14 и передает в него значения измеренных параметров.
Теплообменники с промежуточным терморегулирующим теплоносителем выполнены так, что остаточная теплота накапливается теплоносителем и если двигатель внутреннего сгорания работает не на полную мощность, то за счет теплоносителя происходит поддержка рабочей температуры воды и масла двигателя.
Предлагаемое устройство системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания тепловоза позволяет увеличить коэффициент теплопередачи и эффективность теплообмена на 15-20%, снизить энергозатраты на 10-15%, упростить конструкцию охлаждающего устройства, уменьшить ее массу и габариты.