RU2078954C1 - Cooling system of internal combustion engine - Google Patents
Cooling system of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078954C1 RU2078954C1 RU94017181A RU94017181A RU2078954C1 RU 2078954 C1 RU2078954 C1 RU 2078954C1 RU 94017181 A RU94017181 A RU 94017181A RU 94017181 A RU94017181 A RU 94017181A RU 2078954 C1 RU2078954 C1 RU 2078954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiator
- engine
- inlet
- fan
- internal combustion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортному, строительному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройству двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам регулирования потока воздуха, обдувающего охладительное устройство жидкостной системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных машинах и стационарных установках. The invention relates to transport, construction and agricultural engineering, in particular to a device for internal combustion engines, and in particular to devices for regulating the flow of air blowing a cooling device of a liquid cooling system for internal combustion engines and can be used on transport vehicles and stationary installations.
Преимущественная область использования изобретения холодные и умеренные климатические зоны, в которых, как известно, используется большое количество транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания жидкостного охлаждения. Характерной особенностью этих зон является большая продолжительность морозного периода с температурами ниже минус 30oC и большим скоростями ветра, достигающими 30 м/с. Отрицательное влияние этих климатических условий (температуры воздуха и скорости ветра) на работоспособность техники известно и может быть определено по формулам Бодмана и Коха, тем не менее основную массу техники, эксплуатируемой в этих зонах, составляют машины обычного исполнения, рассчитанные на эксплуатацию при температурах до минус 30oC.The preferred field of use of the invention is cold and temperate climatic zones, in which, as you know, a large number of vehicles with liquid-cooled internal combustion engines are used. A characteristic feature of these zones is the long duration of the frosty period with temperatures below minus 30 o C and high wind speeds reaching 30 m / s. The negative impact of these climatic conditions (air temperature and wind speed) on the operability of the equipment is known and can be determined by the Bodman and Koch formulas, however, the bulk of the equipment used in these areas are conventional machines designed for operation at temperatures up to minus 30 o C.
Известно, что при понижении температуры окружающего воздуха от плюс 17oC до минус 30oC износ двигателя внутреннего сгорания увеличивается в 2-2,5 раза, а расход бензина на 20% при дальнейшем же понижении температуры воздуха на 30%
Кроме того, известно что при температуре окружающего воздуха минус 30oC и скорости ветра 18 м/с потери тепла могут быть такими же, как при морозе минус 65oC и безветрии. Термодинамическое действие потока воздуха (ветра) объясняется тем, что, например, при охлаждении с плюс 10oC до минус 50oC плотность воздуха возрастает в 1,3 раза, динамическая вязкость падает в 1,2 раза, а его кинематическая вязкость также падает в 1,5 раза.It is known that when the ambient temperature decreases from plus 17 o C to minus 30 o C, the wear of the internal combustion engine increases by 2-2.5 times, and gasoline consumption by 20% with a further decrease in air temperature by 30%
In addition, it is known that at an ambient temperature of minus 30 o C and a wind speed of 18 m / s the heat loss can be the same as in frost minus 65 o C and calm. The thermodynamic effect of the air (wind) flow is explained by the fact that, for example, when cooling from plus 10 o C to minus 50 o C, the air density increases by 1.3 times, the dynamic viscosity drops by 1.2 times, and its kinematic viscosity also drops 1.5 times.
В результате способность воздуха "затекать" через неплотности и отбирать тепло из нагретых узлов двигателя значительно возрастает. As a result, the ability of air to "flow" through leaks and to take heat from heated engine components increases significantly.
В этих условиях для уменьшения теплоотдачи улучшают динамику движения воздуха в подкапотном пространстве путем сокращения числа лопастей вентилятора, выпрямления его отогнутых концов и уменьшения угла атаки лопастей. В результате экспериментов установлено, что при снятии кожуха производительность вентилятора автомобильного двигателя снижается на 12% Применение на автомобиле ЗИЛ-130 вентилятора с прямыми лопастями обеспечивает уменьшение его производительности на 28% Поэтому двигательную установку и радиатор стремятся защитить экранами независимо от того, что является причиной потока холодного воздуха или вентилятор, или (при автоматически отключенном вентиляторе) естественные завихрения в подкапотном пространстве. Примером может служить устройство, известное из источника, в котором описан двигатель, часть наружной поверхности которого покрыта экраном из теплоакуумулирующего материала. Это подтверждает актуальность задачи сохранения в течение возможно более длительного времени тепла в агрегатах для облегчения последующего запуска двигателя, ускорения послепусквого прогрева и т.д. В отношении радиатора эта задача еще недостаточно решена, хотя известно, что частичное (местное) замерзание воды в радиаторе в случае, например, временных остановок двигателя, происходит чаще всего в каналах его сердцевины, а не в бачках, что обусловлено высокой теплоподачей к воздуху от наружных поверхностей водяных каналов и малым объемом находящейся в них воды. Under these conditions, to reduce heat transfer, the dynamics of air movement in the engine compartment is improved by reducing the number of fan blades, straightening its bent ends and reducing the angle of attack of the blades. As a result of experiments, it was found that when removing the casing, the performance of the automobile engine fan is reduced by 12%. The use of a fan with straight blades on the ZIL-130 vehicle provides a decrease in its performance by 28%. Therefore, the engine installation and the radiator are sought to protect with screens regardless of what causes the flow cold air or a fan, or (with the fan automatically turned off) natural turbulences in the engine compartment. An example is a device known from a source in which an engine is described, a part of the outer surface of which is covered with a screen of heat-accumulating material. This confirms the relevance of the task of preserving heat for as long as possible in the units to facilitate subsequent engine starting, accelerate post-start warm-up, etc. Regarding the radiator, this problem has not yet been sufficiently solved, although it is known that partial (local) freezing of water in the radiator in the case of, for example, temporary engine stops, occurs most often in the channels of its core, and not in the tanks, due to the high heat supply to the air from external surfaces of water channels and the small volume of water located in them.
Прототипом предлагаемого устройства может служить система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, описанная в источнике информации. The prototype of the proposed device can serve as a cooling system of an internal combustion engine, described in the information source.
Эта известная система содержит контур циркуляции охлаждающей жидкости, водяной насос, вентилятор, радиатор с жалюзи на входе охлаждающего воздуха в радиатор, а также дополнительные жалюзи, размещенные между радиатором и вентилятором. This known system comprises a coolant circuit, a water pump, a fan, a radiator with louvers at the inlet of the cooling air to the radiator, as well as additional louvers placed between the radiator and the fan.
Такая система не позволяет достаточно эффективно регулировать тепловой режим работы двигателя в условиях низких температур окружающего воздуха, при необходимости частых кратковременных остановок, при эксплуатации на режимах частичных нагрузок, особенно в случаях выхода из строя или отсутствия дросселирующего клапана поскольку металлические створчатые жалюзи не обеспечивают полной изоляции радиатора от воздушных потоков вследствие недостаточно полного прилегания створок жалюзи по причинам конструктивно-технологического, а также эксплуатационного характера (коррозия, грязь и т.п.). Such a system does not allow efficiently regulating the thermal operation of the engine in conditions of low ambient temperatures, frequent short stops, when operating under partial load conditions, especially in cases of malfunction or absence of a throttling valve, because the metal casement shutters do not provide complete insulation of the radiator from air flows due to insufficient full fit of the shutters of the shutters for structural and technological reasons, as well as operational nature (corrosion, dirt, etc.).
Эксплуатация двигателя с известной системой при указанных условиях и режимах работы связана с понижением температуры охлаждающей жидкости ниже оптимальной с точки зрения экономичности, износа, срока службы и надежности. Кроме того использование воды в качестве охлаждающей жидкости вместо антифриза в указанной системе в зимних условиях возможно со значительной долей риска по причине отсутствия эффективных средств против ее замерзания в радиаторе. The operation of an engine with a known system under the indicated conditions and operating conditions is associated with a decrease in the temperature of the coolant below the optimum in terms of economy, wear, service life and reliability. In addition, the use of water as a coolant instead of antifreeze in the specified system in winter conditions is possible with a significant degree of risk due to the lack of effective means against its freezing in the radiator.
В то же время известно, что неплотность прилегания створок жалюзи можно в значительной мере уменьшить заменив их плотным экраном, например шторкой из морозо-маслобензостойкой резины, резинотекстиля и т.п. At the same time, it is known that the tightness of the shutters of the shutters can be significantly reduced by replacing them with a dense screen, for example, a shutter made of frost and oil and rubber resistant rubber, rubber textiles, etc.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания включающая контур циркуляции охлаждающей жидкости, водяной насос, вентилятор, радиатор со шторкой, на входе охлаждающего воздуха в радиатор причем, в случае необходимости перекрытия радиатора, наиболее нагретые его части, т.е. более близкие ко входному патрубку, экранируются шторкой в последнюю очередь. A known cooling system of an internal combustion engine including a coolant circulation circuit, a water pump, a fan, a radiator with a shutter, at the inlet of cooling air to the radiator, and, if necessary, shutting down the radiator, its most heated parts, i.e. closer to the inlet, they are shielded by the curtain last.
Такая особенность конструкции согласно закону Ньютона-Рихмана приводит к низкой эффективности регулирования теплового режима работы двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха: значительная разница температур охлаждающей жидкости и воздуха имеет следствием значительную диссипацию тепла, в то время как адекватно зимним условиям эксплуатации было бы минимальное рассеивание в сочетании с большой плавностью регулирования теплового режима. This design feature, according to Newton-Richmann's law, leads to low efficiency of regulation of the thermal regime of the engine at negative ambient temperatures: a significant difference in the temperatures of the coolant and air results in significant heat dissipation, while adequate to winter operating conditions would have minimized dispersion in combination with great smoothness of thermal regulation.
Данное устройство позволяет устранить указанные недостатки известных систем. This device allows you to eliminate these disadvantages of known systems.
Целью изобретения является повышение эффективности регулирования теплового режима работы двигателя путем более полного сохранения тепла находящейся в радиаторе охлаждающей жидкости в условиях эксплуатации при низких температурах окружающей среды и, тем самым, предотвращение понижения температуры двигателя до уровня ниже оптимальной. The aim of the invention is to increase the efficiency of regulation of the thermal regime of the engine by more fully retaining the heat of the coolant in the radiator under operating conditions at low ambient temperatures and, thereby, preventing the engine temperature from dropping to a level below the optimum.
Указанная цель достигается тем, что в системе жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей радиатор с входным и выходным патрубками, сообщенными с рубашкой двигателя, шторкой на входе охлаждающего воздуха в радиатор и вентилятор на выходе охлаждающего воздуха из радиатора, дополнительно установлена шторка, размещенная между радиатором и вентилятором, причем как основная, так и дополнительная шторки, при необходимости закрыты, в первую очередь экранируют части радиатора близкие ко входному патрубку как наиболее нагретые. This goal is achieved by the fact that in the liquid cooling system of an internal combustion engine containing a radiator with inlet and outlet nozzles in communication with the engine jacket, a shutter at the inlet of cooling air to the radiator and a fan at the outlet of cooling air from the radiator, an additional shutter is installed located between the radiator and a fan, both the main and additional curtains, if necessary, are closed, first of all, they shield the parts of the radiator close to the inlet pipe as the most warmed up.
Из патентной литературы известны устройства, (1, 2), содержащие указанный отличительный признак, например, устройство для охлаждения жидкостных систем реактивного двигателя, описанное в источнике информации. В указанном устройстве "выходной туннель теплообменника снабжен управляемой заслонкой", однако этот признак введен с совершенно иной целью и предназначен для получения другого положительного эффекта, связанного с увеличением пропуска воздуха через радиатор при работе двигателя на земле и в полете, в то время как в данном устройстве такая заслонка служит для ограничения пропуска воздуха через радиатор, то есть выполняет противоположную функцию. Это служит достаточным основанием для признания данного технического решения соответствующим критерию изобретения "существенные отличия". Devices, (1, 2), containing the indicated distinguishing feature, for example, a device for cooling liquid systems of a jet engine described in the information source, are known from the patent literature. In the specified device, the “exit heat exchanger tunnel is equipped with a controlled damper”, however, this feature was introduced for a completely different purpose and is intended to obtain another positive effect associated with an increase in the air pass through the radiator during engine operation on the ground and in flight, while in this device, such a damper serves to limit the passage of air through the radiator, that is, performs the opposite function. This serves as a sufficient basis for the recognition of this technical solution in accordance with the criteria of the invention "significant differences".
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображена система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a liquid cooling system of an internal combustion engine.
Система включает радиатор 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Патрубки сообщены с рубашкой двигателя 4, приводящего во вращение вентилятор 5 (рубашка условно не изображена). На входе охлаждающего воздуха (потоки воздуха изображены стрелками) в радиатор 1 установлены управляемая, например вручную, основная шторка 6, а на выходе, т.е. между радиатором и вентилятором -дополнительная управляемая шторка 7. Через радиатор, патрубки и трубопроводы 8 и 9 циркулирует охлаждающая жидкость, например антифриз с температурой замерзания минус 40oC и ниже, с помощью насоса, приводимого от двигателя (насос не изображен). Поскольку трубопроводы 8 и 9 сообщены с рубашкой двигателя, жидкость циркулируют и через нее, охлаждая цилиндры, головку и другие нагретые детали и узлы, условно не изображенные. Шторки 6 и 7 смонтированы таким образом, чтобы при их закрытом положении практически полностью перекрывался поток воздуха через радиатор.The system includes a radiator 1 with input 2 and output 3 pipes. The nozzles are in communication with the jacket of the engine 4, which drives the fan 5 into rotation (the jacket is conditionally not shown). At the cooling air inlet (air flows are shown by arrows), a main curtain 6, controlled manually, for example, is installed in the radiator 1, and at the outlet, i.e. between the radiator and the fan there is an additional controlled shutter 7. Coolant, for example antifreeze with a freezing temperature of minus 40 o C or lower, circulates through the radiator, pipes and pipes 8 and 9 using an engine driven pump (pump not shown). Since the pipelines 8 and 9 are in communication with the engine jacket, the fluid circulates through it, cooling the cylinders, head and other heated parts and assemblies not conventionally shown. Shutters 6 and 7 are mounted so that when they are closed, the air flow through the radiator is almost completely blocked.
Система работает следующим образом. The system operates as follows.
При плюсовых температурах окружающего воздуха, когда требуется максимальный пропуск его через радиатор 1, шторки 6 и 7 устанавливают в открытое положение. При понижении температуры воздуха до уровня, когда начинает переохлаждаться двигатель 4, то есть когда его температура становится ниже оптимальной, сначала частично, а при дальнейшем понижении температуры воздуха полностью закрывают шторку 6, регулируя тем самым тепловой режим работы двигателя. Однако, при дальнейшем понижении температуры воздуха этого становится уже недостаточно для поддержания оптимальной температуры двигателя, даже несмотря на такой прием, как выключение вентилятора, вследствие затекания сильно охлажденного воздуха в подкапотное пространство транспортного средства под динамическим напором уже со стороны, противоположной фронту радиатора. В этом случае полностью закрывают дополнительную шторку 7. Таким образом, радиатор не продувается с обеих сторон, что способствует меньшему теплоотводу от него и, соответственно, от двигателя, а это, в свою очередь, приводит к улучшению таких эксплуатационных качеств, как надежность, экономичность, срок службы (ресурс), экологичность, материальные и трудовые затраты, надежность запуска после относительно более длительных, чем обычно, периодов останова двигателя. At plus temperatures, when maximum pass through radiator 1 is required, the shutters 6 and 7 are set to the open position. When the air temperature drops to the level when the engine 4 begins to cool down, that is, when its temperature becomes lower than optimal, first partially, and with a further decrease in air temperature, the shutter 6 is completely closed, thereby regulating the thermal operating mode of the engine. However, with a further decrease in air temperature, this is no longer enough to maintain the optimum engine temperature, even despite such a technique as turning off the fan, due to the flow of very chilled air into the engine compartment under dynamic pressure from the side opposite the front of the radiator. In this case, the additional shutter 7 is completely closed. Thus, the radiator is not blown from both sides, which contributes to less heat removal from it and, accordingly, from the engine, and this, in turn, leads to an improvement in such operational qualities as reliability, economy , service life (resource), environmental friendliness, material and labor costs, startup reliability after relatively longer than usual engine shutdown periods.
Так исследование динамики послепускового прогрева двигателя автомобиля показало, что наиболее интенсифицируют процесс прогрева жалюзи, а наименее действенным является отключение вентилятора. Термостат и отключаемый водяной насос среди ускоряющих прогрев устройств занимают по эффективности среднее положение, а результаты проведенного эксперимента убедительно свидетельствуют, что при температуре воздуха минус 30oC закрывание радиатора шторкой только с одной его стороны позволяет, по сравнению с использованием жалюзи, сократить время разогрева всей системы охлаждения двигателя до +30oC с 30 до 18 мин. т.е. более чем в 1,6 раза.Thus, a study of the dynamics of post-start heating of the car engine showed that the most intense process of heating the blinds, and the least effective is to turn off the fan. The thermostat and the switched-off water pump among the accelerating devices are in the middle position in terms of efficiency, and the results of the experiment convincingly show that at an air temperature of minus 30 o C closing the radiator with a shutter on only one side of it allows, in comparison with the use of blinds, to reduce the heating time of the whole engine cooling systems up to +30 o C from 30 to 18 min. those. more than 1.6 times.
Таким образом, шторка является эффективным и универсальным средством регулирования теплового режима работы двигателя, а установка дополнительной шторки с первоначальным экранированием, в случае необходимости, зон радиатора близких к впускному патрубку как наиболее нагретых, согласно настоящему изобретению, еще более повышает эту эффективность. Thus, the shutter is an effective and universal means of regulating the thermal operation of the engine, and the installation of an additional shutter with initial shielding, if necessary, of the radiator zones close to the inlet pipe as the most heated, according to the present invention, further increases this efficiency.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94017181A RU2078954C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Cooling system of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94017181A RU2078954C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Cooling system of internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94017181A RU94017181A (en) | 1995-12-20 |
| RU2078954C1 true RU2078954C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20155757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94017181A RU2078954C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Cooling system of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078954C1 (en) |
-
1994
- 1994-04-26 RU RU94017181A patent/RU2078954C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. SU, 1635643, F 02 С 7/16, 1988. 2. RU, 2007592, F 02 Р 7/10, 1994. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2298747C (en) | Enhanced split cooling system | |
| CN105863812A (en) | Air cooling and water cooling combined engine multi-element cooling system | |
| RU2078954C1 (en) | Cooling system of internal combustion engine | |
| RU2007592C1 (en) | Fluid cooling system for heat engine of vehicle | |
| US5368003A (en) | Fuel heat transfer assembly for an internal combustion engine | |
| CN113431682B (en) | Inlet air temperature adjusting system and method for marine gas turbine | |
| EP1411215B1 (en) | Engine oil cooling | |
| EP0712999A1 (en) | Engine cooling apparatus | |
| US3030943A (en) | Preheater for carburetor inlet air | |
| RU2787432C2 (en) | Combined cooling system of internal combustion engine | |
| SU1191315A1 (en) | Device for thermal control of engine | |
| KR20080048740A (en) | Engine system's cooling apparatus of automobile | |
| SU312948A1 (en) | ||
| RU2059842C1 (en) | Liquid cooling system for internal combustion engine | |
| KR100201436B1 (en) | Water cooling engine of automobile | |
| KR200285113Y1 (en) | Engine automatic transmission cooling system | |
| SU1020263A1 (en) | Apparatus for heating vehicle cabin | |
| KR0149139B1 (en) | A cooking subsidiary system for an engine | |
| KR100210044B1 (en) | Device for controlling temperature of water cooling engine | |
| RU21623U1 (en) | ENGINE COOLING COOLING SYSTEM | |
| KR960007217A (en) | Cooling unit with heating performance | |
| SU364751A1 (en) | ||
| CN115434798A (en) | Intelligent cooling system of engine | |
| KR19980047110U (en) | Automotive Engine Cooling System | |
| KR200148187Y1 (en) | Apparatus of preventing overheat for an automobile |