Патент на изобретение №2293856

(54) СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания. В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания предусмотрена возможность обогрева салона автомобиля с использованием тепла циркулирующей жидкости, проходящей через рубашку охлаждения блока, каналы охлаждения головки цилиндров и жидкостно-масляный теплообменник в радиатор отопителя, кроме того система снабжена трехходовым краном, через который нагретая охлаждающая жидкость поступает в радиатор отопителя для обогрева салона или возвращается к водяному насосу, кроме того система снабжена циркуляционным электрическим насосом, который позволяет интенсивно охлаждать масло в жидкостно-масляном теплообменнике на нагруженных режимах работы двигателя и интенсивно обогревать салон автомобиля, а также при холодном запуске двигателя нагретая в блоке и головке цилиндров охлаждающая жидкость, проходя через жидкостно-масляный теплообменник, разогревает масло, сокращая время прогрева и подготовки двигателя к принятию нагрузки. Изобретение обеспечивает эффективное охлаждение двигателя при работе, возможность обогрева салона автомобиля, быстрый прогрев и подготовку двигателя к принятию нагрузки при холодном запуске. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (см. патент Японии №2003222022 от 08.08.2003 г., МПК⁷ F 01 P 3/02, F 02 F 1/14), содержащая рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения головки блока цилиндров, водяной насос, термостат, радиатор и охлаждающий тракт для возврата охлаждающей жидкости к насосу, расположенный в блоке цилиндров ниже рубашки охлаждения, причем для уменьшения объема охлаждающей рубашки нижний край рубашки охлаждения блока расположен выше уровня поршневого кольца, когда поршень находится в нижней мертвой точке, что позволяет свести к минимуму объем охлаждающей жидкости, циркулирующей в двигателе. Во время холодного запуска охлаждающая жидкость, поступающая из водяного насоса, расположенного на одном конце двигателя, течет по рубашке охлаждения внутри двигателя от одного конца двигателя к другому. Пройдя по рубашке охлаждения, жидкость через охлаждающий тракт, расположенный ниже рубашки охлаждения блока цилиндров и составляющий с ним одно целое, возвращается обратно к водяному насосу, ускоряя процесс прогрева двигателя.

Недостатком данной системы охлаждения является то, что целью этой системы является сокращение времени прогрева двигателя во время холодного запуска и повышение температуры катализатора очистки выхлопных газов, оставляя без внимания необходимость быстрого прогрева масла до рабочей температуры.

Наиболее близкой известной системой охлаждения к заявленному изобретению по совокупности признаков является система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (см. патент России №2235893 от 05.08.02 г., МПК⁷ F 01 P 11/08), содержащая рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат, радиатор, водяной насос, жидкостно-масляный теплообменник (ЖМТ) и трубопроводы, причем охлаждающая жидкость от водяного насоса подается в 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 может привести к их разгерметизации и к отказу двигателя. Представленная система охлаждения имеет сравнительно большой объем и, соответственно, теплоемкость, что значительно увеличивает время прогрева двигателя.

Сущность изобретения заключается в разработке такой системы охлаждения, которая позволит за счет оптимального количества компонентов, их размещения в системе и размеров, иметь эффективное охлаждение двигателя, быстрый прогрев при холодном запуске и возможность обогрева салона автомобиля, используя тепло охлаждающей жидкости.

Технический результат – эффективное охлаждение двигателя при работе, возможность обогрева салона автомобиля, быстрый прогрев и подготовка двигателя к принятию полезной нагрузки при холодном запуске.

Указанный 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, водяной 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 и жидкостно-масляный теплообменник в радиатор отопителя, кроме того система снабжена трехходовым краном, через который нагретая охлаждающая жидкость поступает в радиатор отопителя для обогрева салона или возвращается к водяному насосу, если обогрев салона не требуется, кроме того она снабжена циркуляционным электрическим насосом, который позволяет интенсивно охлаждать масло в ЖМТ на нагруженных режимах работы двигателя и усиливать обогрев салона автомобиля, а также при холодном запуске двигателя нагретая в блоке и головке цилиндров жидкость, проходя через ЖМТ, разогревает масло, сокращая время прогрева и подготовки двигателя к принятию нагрузки.

На чертеже представлена схема системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1, содержащей рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат 3, радиатор 4, водяной насос 2, ЖМТ 5 и трубопроводы, предусмотрена возможность обогрева салона автомобиля, для чего используется тепло циркулирующей охлаждающей жидкости, проходящей через рубашку охлаждения блока цилиндров, через головку цилиндров и ЖМТ 5 в радиатор отопителя салона 9. Система охлаждения имеет трехходовой кран 8, установленный между ЖМТ 5 и радиатором отопителя 9, через который нагретая охлаждающая жидкость поступает в радиатор отопителя 9 для обогрева салона или возвращается к водяному насосу 2, если обогрев салона не требуется, а также имеет циркуляционный электрический насос 7, который позволяет интенсивно охлаждать масло в ЖМТ 5 перед подачей в масляный фильтр 6, на нагруженных режимах работы двигателя 1 и обогревать салон автомобиля. При холодном запуске двигателя охлаждающая жидкость, нагретая в блоке и головке цилиндров, проходя через ЖМТ 5, разогревает масло, сокращая тем самым время прогрева и подготовки двигателя 1 к принятию нагрузки.

Работа системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом. Охлаждающая жидкость от водяного насоса 2 подается в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя 1 двумя потоками – в верхнюю часть рубашки охлаждения и в нижнюю часть рубашки охлаждения, основная часть верхнего потока охлаждающей жидкости охлаждает верхние пояса цилиндров и через калиброванные дросселирующие отверстия в прокладке головки цилиндров перетекает в рубашку головки цилиндров двигателя 1, преимущественно в зоне четвертого цилиндра, основная часть нижнего потока охлаждающей жидкости, омывая цилиндры по всей высоте, перетекает на противоположенную сторону рубашки охлаждения блока цилиндров и также через калиброванные дросселирующие отверстия в прокладке головки цилиндров перетекает в каналы охлаждения головки цилиндров, при этом в головке цилиндров при помощи специально ориентированных дополнительных ребер формируются два потока с различной температурой охлаждающей жидкости: по стороне выпускных каналов более горячий, который направляется к термостату 3, а по стороне впускных каналов более холодный, который направляется к ЖМТ 5 и используется для охлаждения масла, после чего при помощи трехходового крана 8 поток охлаждающей жидкости может быть направлен к водяному насосу 2 или в радиатор отопителя салона 9. Проходя через ЖМТ 5, охлаждающая жидкость получает дополнительное тепло и поступает в радиатор отопителя 9 для обогрева салона автомобиля. Для интенсивного охлаждения масла на нагруженных режимах работы двигателя 1 и интенсивного обогрева салона автомобиля в холодное время года включается циркуляционный электрический насос 7. Во время холодного запуска двигателя 1, при закрытом термостате 3, начинает циркулировать сравнительно небольшой объем охлаждающей жидкости: от водяного насоса 2 по рубашке охлаждения блока цилиндров в каналы охлаждения головки цилиндров, далее в ЖМТ 5 и через трехходовой кран 8 возвращается в водяной насос 2. Нагретая в блоке и в головке цилиндров жидкость направляется в ЖМТ 5, где передает свое тепло холодному маслу, уменьшая его вязкость перед подачей в масляный фильтр 6 и сокращая время прогрева и, соответственно, время подготовки двигателя 1 к принятию нагрузки. С другой стороны, забор жидкости на радиатор отопителя 9 от ЖМТ 5, при соответствующем положении трехходового крана 8, в режиме прогрева двигателя 1 позволяет значительно ускорить прогрев салона, а во время эксплуатации автомобиля поддерживать комфортные условия в салоне.

Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с известными системами охлаждения двигателей внутреннего сгорания предложенная система охлаждения обеспечивает эффективное охлаждение двигателя, а также позволяет эффективно использовать внутреннее тепло двигателя для обогрева салона автомобиля и для быстрого прогрева и подготовки двигателя к принятию полезной нагрузки при холодном запуске двигателя.

Формула изобретения

1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая рубашку охлаждения блока цилиндров, каналы охлаждения в головке блока цилиндров, термостат, радиатор, водяной насос, жидкостно-масляный теплообменник и трубопроводы, отличающаяся тем, что нагретая охлаждающая жидкость проходит через рубашку охлаждения блока, каналы охлаждения головки цилиндров, жидкостно-масляный теплообменник и поступает в радиатор отопителя салона автомобиля.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что система снабжена трехходовым краном, регулирующим подачу нагретой охлаждающей жидкости в радиатор отопителя салона автомобиля или к водяному насосу.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что система снабжена циркуляционным электрическим насосом, включающимся на нагруженных режимах работы двигателя.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что нагретая в блоке и головке цилиндров охлаждающая жидкость, проходящая через жидкостно-масляный теплообменник, разогревает масло при холодном запуске.

РИСУНКИ