RU66426U1

RU66426U1 - COOLING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU66426U1
Application number: RU2007116563/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Игоревич Фурсов; Владимир Владимирович Милованов; Денис Валерьевич Пшеничный; Евгений Николаевич Красин; Станислав Александрович Лузин; Александр Александрович Неретин; Андрей Борисович Синякин
Original assignee: Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. ДУБЫНИНА
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to the field of engineering, namely to cooling systems of internal combustion engines.

Технический результат направлен на разработку системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, в которой предусмотрено эффективное охлаждение двигателя при работе на различных режимах нагрузки двигателя в различных температурных условиях окружающего воздуха, быстрый прогрев и подготовка двигателя к принятию полезной нагрузки при холодном запуске, возможность обогрева салона с минимальной дополнительной нагрузкой на двигатель.The technical result is directed to the development of a cooling system for an internal combustion engine, which provides for effective engine cooling when operating at various engine load conditions in various ambient temperature conditions, quick warm-up and preparation of the engine for accepting payload during cold start, the possibility of heating the cabin with minimal additional engine load.

Технический результат достигается возможностью автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, при холодном пуске поток охлаждающая жидкости пропускается через клапан, который взаимосвязан с механизмами управления оборотами двигателя системы питания, что позволяет увеличивать обороты при холодном двигателе и возвращать их к нормативному показателю при прогретом двигателе. Кроме того, система снабжена термостатом радиатора отопителя, регулирующим циркуляцию охлаждающей жидкости по аналогии с основным радиатором системы охлаждения, что позволяет, ускорить процесс прогрева двигателя и автоматически выключать из системы радиатор отопителя в случаях холодного пуска, или, если недостаточна температура охлаждающей жидкости. Система охлаждения обеспечивает эффективное охлаждение двигателя при работе, возможность обогрева салона автомобиля, быстрый прогрев двигателя, автоматическую регулировку оборотов холостого хода при прогреве двигателя.The technical result is achieved by the ability to automatically control the engine speed at idle, depending on the temperature of the coolant, during cold start, the coolant flow is passed through a valve that is interconnected with the control mechanisms of the engine speed of the power system, which allows to increase the speed when the engine is cold and return them to the standard indicator when the engine is warm. In addition, the system is equipped with a heater radiator thermostat, which regulates the circulation of coolant by analogy with the main radiator of the cooling system, which allows you to speed up the engine warm-up process and automatically turn off the heater radiator from the system in cases of cold start, or if the temperature of the coolant is insufficient. The cooling system provides effective engine cooling during operation, the possibility of heating the passenger compartment, quick warm-up of the engine, automatic adjustment of idle speed when the engine warms up.

Description

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.A known cooling system of an internal combustion engine (RF patent No. 2235893, IPC F01P 11/08, 2002) comprising a cooling jacket for cylinder blocks, cooling channels in the cylinder head, a thermostat, a radiator, a liquid pump, a liquid-oil heat exchanger (LMT), representing a pipe with ribs passing through the oil sump, and from it into the cooling jacket of the cylinder block in two places between the first and second cylinders and between the third and fourth cylinders, and is discharged from the cylinder head in two places - from the first and Werth cylinder.

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.The disadvantage of this cooling system is that it contains a large number of connections, which during operation leads to their depressurization and engine failure. The presented system also has a relatively large volume and, accordingly, heat capacity, which significantly increases the engine warm-up time.

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 Closest to the proposed technical solution for functionality and a combination of features is a cooling system of an internal combustion engine (RF patent No. 2293856, IPC F01P 3/20, F01P 11/08, 2005), comprising: a cooling jacket for the cylinder block, cooling channels in the head of the block cylinders, thermostat, radiator, liquid pump, liquid-oil heat exchanger (ЖМТ), pipelines, interior heater radiator, three-way valve regulating the supply of heated coolant to the heater radiator

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.the passenger compartment of the car or to the liquid pump, a circulating electric pump that is turned on at loaded engine operating conditions, providing the cooling rate of the oil, before being fed to the oil filter at loaded engine operating modes.

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.The disadvantage of this cooling system is that it introduces additional elements, such as a three-way valve, designed to control the heater radiator, when turned on, the volume of the cooling system is forced to change, which leads to a drop in the temperature of the coolant and, conversely, when turned off, it changes dramatically volume of the cooling system, which leads to an increase in temperature in the system, a circulation electric pump that uses additional resources of the vehicle’s on-board electrical network, which certainly affects the reliability of the cooling system. Further, the heating efficiency of the passenger compartment drops sharply in such engine operating modes as idle and at low temperatures, since the coolant passing through the oil cooler will transfer part of the heat to the oil and fall into the heater radiator already partially cooled, thus the set temperature will not be maintained.

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.The essence of the utility model is to develop such a cooling system for an internal combustion engine that, due to the optimal number of elements, their placement in the system and characteristics, will have effective engine cooling, quick warm-up during cold start, optimum performance at various load conditions of the engine, and the possibility of heating car interior using heat from the coolant.

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.The technical result is aimed at efficient engine cooling when operating at various engine load conditions in various ambient temperature conditions, quick warm-up of the engine during cold start, and the possibility of heating the cabin at various engine operating modes.

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.The technical result is achieved by the fact that in the known cooling system of an internal combustion engine comprising a cooling jacket for a cylinder block, cooling channels in a cylinder head, a thermostat, a radiator, a liquid pump, an LMC and pipelines, a feature is that it provides for the possibility of heating the vehicle interior. using heat from the circulating coolant passing sequentially through the cooling jacket of the cylinder block, through the cylinder head, through a liquid-oil heat exchanger k, in the heater radiator, in addition, a heater thermostat is introduced into the system through which the heated coolant enters the heater radiator for heating the passenger compartment or returns to the liquid pump, depending on the temperature of the coolant, which reduces the capacity of the cooling system in cold conditions start-up and reduce the warm-up time, as well as in loaded modes, respectively increase the capacity of the cooling system, thereby maintaining normal temperature conditions, and heat the radiator when the engine is warmed up, it will constantly have the necessary temperature for heating the passenger compartment, and an additional valve for controlling the idle speed of the crankshaft (control valve) is installed, which is interconnected with the power supply system and allows to increase or decrease the speed depending on the temperature of the coolant rotation of the crankshaft at idle, which reduces the warm-up time during cold start of the engine.

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.Distinctive features are that the idle speed control valve and the heater radiator thermostat are additionally introduced into the cooling system of the internal combustion engine.

На фигуре 1 представлена схема системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на фигуре 2 изображено устройство клапана управления частотой вращения коленчатого вала.The figure 1 presents a diagram of a cooling system of an internal combustion engine, figure 2 shows a device for a valve for controlling the speed of the crankshaft.

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.The cooling system of the internal combustion engine 1 (figure 1), contains a cooling jacket for the cylinder block, cooling channels in the cylinder head, thermostat 3, radiator 4, liquid pump 2, ZhMT 5, pipelines, oil filter 6, heater thermostat 7, regulating the supply of heated coolant in the radiator of the heater 9, the control valve 8, installed in series between the LMC 5 and the thermostat of the heater 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.The crankshaft speed control valve (figure 2) is a valve body 10, a cylinder of a thermo-power element 11, a rubber membrane 12, an inlet fitting 13, a rod 14, a return spring 15, a guide sleeve 16, a buffer 17, a solid filler of the thermo-force element 18, outlet fitting 19.

Работа системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.The operation of the cooling system of an internal combustion engine is as follows.

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.The cooling liquid from the liquid pump 2 (Figure 1) is fed into the cooling jacket of the engine block of the engine 1 and is directed to the LMC 5, where it transfers heat to the cold oil, then the liquid flow is directed through the pipeline to the control valve 8, where, depending on the temperature, the solid the filler of the thermopower element 18 (figure 2), as a result of which it increases in volume and transmit the kinetic effect through the valve stem 14 to the mechanisms of the fuel system, reducing idle speed depending and from raising the temperature of the coolant, returning the idle speed to the standard parameters of the crankshaft when the engine is warm, and then using the heater thermostat 7 (Figure 1), the coolant flow through the pipeline is directed to the liquid pump 2, if the coolant temperature is lower 60 ° C, or to the radiator of the passenger compartment heater 9 if the coolant temperature is more than 60 ° C.

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.After starting the engine in warm-up mode, the low-temperature coolant from the liquid pump 2 (Figure 1) is fed into the cooling jacket of the engine block of the engine 1, where it is heated by combustion of fuel, then it is sent to the LMC 5, where part of the heat of the coolant is given to cold oil, then the cold flow is directed through the control valve 8, the stem of the control valve 5 (figure 2), kinetically connected with the fuel supply mechanisms of the power system, under the action of the return spring 6 is pressed against the cylinder of the thermopower element that 2, in the initial position, in which, due to the influence on the mechanisms of the power supply system, the rotation speed of the crankshaft is increased, then the coolant is directed to the thermostat of the heater 7 (figure 1), since the temperature has not yet reached the set value corresponding to the heated engine, cold liquid then goes to the water pump.

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 Upon reaching the coolant temperature corresponding to the warmed state of the engine (70 ° C), the coolant is directed from the liquid pump 2 (figure 1) to the cooling jacket of the engine 1, then to the LMC 5, where part of the heat of the heated oil is given to the coolant, then sent to control valve 8, since the temperature of the coolant in the cooling system reached 70 ° C, the volume of solid filler of the control valve 18 (figure 2) increases and presses the rubber membrane 12, it bends and presses through the buffer 1 7 to the rod 14, which extends from the control valve body 10, acting on the mechanisms of the power system, reducing the crankshaft speed, returning to the standard parameters corresponding to the idle speed of the warmed up engine 1 (figure 1), then the coolant is supplied to the heater thermostat 7, which under the influence of hot coolant (opening temperature 60 ° C) opens and coolant is supplied to the radiator of the heater 9, providing the possibility of heating

салона автомобиля, далее поток жидкости направляется к жидкостному насосу 2.car interior, then the fluid flow is directed to the liquid pump 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.Thus, during a cold start of the engine, a relatively small amount of coolant begins to circulate from the liquid pump 2 (Figure 1) through the cooling jacket of the engine block of the engine 1 to the cooling channels of the cylinder head, then in the LMC 5, to the control valve 8 and through the heater thermostat 7 returns to the liquid pump 2. On loaded engine operating modes, the thermostat 3 and heater thermostat 7 are open and a larger volume of coolant circulates in the system, thereby providing intensive cooling of the engine i.

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.An advantage of the invention is that, in comparison with the known cooling systems of internal combustion engines, the proposed cooling system provides efficient engine cooling in various operating modes, quick warm-up during cold start of the engine, as well as heating the passenger compartment, automatically adjusting the cooling system without additional mechanical driver exposure, which increases its reliability.

Claims

1. The cooling system of an internal combustion engine comprising a cooling jacket for a cylinder block, cooling channels in the cylinder head, a thermostat, a radiator, a liquid pump, a liquid-oil heat exchanger and pipelines, characterized in that the crankshaft control valve is additionally introduced into the cooling system at idle and the heater radiator thermostat, while the heated coolant passes through the cooling jacket of the block, cooling channels of the cylinder head, liquid-oil the heat exchanger enters the idle speed control valve of the crankshaft, which interacts the cooling system with the power supply system of the internal combustion engine, thereby adjusting the crankshaft rotation speed depending on the temperature of the coolant, and only after reaching a certain temperature characterizing the heated engine condition, crankshaft speed returns to the standard idle parameters, then coolant through open the heater thermostat enters the heater radiator to heat the passenger compartment.

2. The system according to claim 1, characterized in that the system is equipped with a valve for controlling the idle speed of the crankshaft, which regulates the degree of influence on the mechanisms of the fuel system, depending on the temperature of the coolant passing through it, increasing them or leaving them in the normative parameters for warm engine operation.

3. The system according to claim 1, characterized in that instead of a three-way valve and an electric circulation pump, a heater radiator thermostat is installed, directing the flow of liquid, depending on its temperature, into the heater radiator or into the liquid pump.