Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения).
Эти системы поглощают 25 — 35 % тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80 —95 0 С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80—120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000 —2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.
Чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней, цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.
Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые).
У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.
1. Назначение и конструктивные особенности
Принципиальная схема замкнутой системы охлаждения двигателя приведена на рисунке:
Замкнутый внутренний контур служит для охлаждения двигателя, а проточный внешний — для охлаждения холодильников пресной воды и масла.
Циркуляция воды по замкнутому контуру осуществляется при помощи центробежного насоса 8 , подающего воду в нагнетательный трубопровод 10 , из которого по отдельным патрубкам она подводится к нижней части блока двигателя для охлаждения каждого цилиндра. Из верхней части блока по переливным патрубкам вода поступает в крышки цилиндров, а из них по отводящему трубопроводу направляется в водяной холодильник4 и далее во всасывающий трубопровод насоса 8 . В системе охлаждения ДВС имеется терморегулятор 3 с термобаллоном 2 , который автоматически поддерживает необходимую температуру воды за счет перепуска части ее мимо водяного холодильника 4 . Первоначальное заполнение водой внутреннего контура производится через расширительный бак 1 . Туда же направляется паровоздушная смесь из отводящего трубопровода двигателя.
Система охлаждения двигателя ваз (2)
... салона кузова. Система охлаждения состоит из следующих элементов: насоса охлаждающей жидкости, радиатора, расширительного бачка, трубопроводов и шлангов, электровентилятора, рубашек охлаждения блока и головки блока цилиндров. При работе двигателя жидкость, нагретая ...
Подача воды во внешний контур осуществляется автономным центробежным электронасосом 7 , который забирает воду из кингстона через спаренный сетчатый фильтр 9 с запорными клапанами и подает ее последовательно к масляному 5 и водяному 4 холодильникам. Из водяного холодильника вода сливается за борт. Перед масляным холодильником установлен терморегулятор 6 , который в зависимости от температуры масла регулирует количество воды, проходящее через холодильник.Температура и давление воды в системе охлаждения контролируется приборами местного и дистанционного контроля и системой аварийно-предупредительной сигнализации.
Приближенная система охлаждения двигателя на судне
проточной системе
Проточная система охлаждения проста по конструкции, требует небольшого количества насосов, но двигатель охлаждается относительно холодной забортной водой (не более 50—55 С).
Выше температуру поддерживать нельзя, так как уже при 45 С начинается интенсивное отложение солей на поверхности охлаждения. Кроме того, все полости системы, в которых протекает охлаждающая забортная вода, сильно загрязняются шламом. Отложения солей и шлама значительно ухудшают теплопередачу и нарушают нормальное охлаждение двигателя. Омываемые поверхности подвергаются значительной коррозии.
замкнутую (двухконтурную) систему
Одним из основных преимуществ этой системы является возможность поддержания охлаждаемых полостей в более чистом состоянии, так как система заполнена пресной или специально очищенной водой. Это в свою очередь позволяет легко поддерживать наивыгоднейшую температуру охлаждающей воды в зависимости от режима работы двигателя. Температура пресной воды, выходящей из двигателя, поддерживается следующая: для тихоходных ДВС 65—70 С, для быстроходных — 80—90 С. Замкнутая система охлаждения является более сложной, чем проточная и требует повышенного расхода энергии на работу насосов.
2. Судовые насосы и их условия работы
Морские насосы, это функциональные названия насосов, перекачивающих морскую воду.
К этой группе относятся судовые насосы, применяемые в охлаждающей, противопожарной, санитарной, осушительной, балластной и водоотливной судовых системах кораблей, судов и плавсредств.
Отличительной особенностью морских насосов является то, что материал проточной части выполнен, как правило, из бронзы, устойчивой к морской воде и её парам.
В зависимости от функционального назначения насосы имеют различное конструктивное исполнение. Так как морскими насосами пользуется ограниченный круг потребителей, в обзоре представлены только краткие конструктивные особенности этого типа насосов. На рисунках показаны наиболее типичные конструкции этих насосов.
Электронасосы типа HЦB предназначены для перекачивания морской воды.
Разрез насоса типа НЦВ с подачей 100… 630 куб. м/час
Система охлаждения ГАЗ
... серьезным неполадкам. В систему охлаждения двигателя необходимо заливать чистую «мягкую» воду. Рис. 1 - Система охлаждения: 1 -- верхний бачок радиатора; 2 -- датчик контрольной лампы; 3 -- водяной насос; 4 -- перепускной ... жидкость. Она портит окраску автомобиля. Необходимо избегать попадания в систему охлаждения двигателя нефтепродуктов (бензина, керосина, масла и т. п.), так как в присутствии их ...
Основные детали насоса: 1 и 4-кольцо уплотняющее, 2-стопорная шайба, 3-колесо рабочее, 5-шпонка, 6-фонарь, 7-электродвигатель, 8-торцовое уплотнение, 9-крышка съемная, 10-корпус, 11-гайка вала, 12-всасывающий патрубок.
Электронасосы типа ЦВС предназначены для перекачивания морской и пресной воды с температурой до 70°С.
Разрез насоса типа НЦВ с подачей 25… 63 куб. м/час
Основные детали насоса: 1-колено бокового подвода, 2 и 5-кольцо уплотняющее, 3-стопорная шайба, 4-колесо рабочее, 6-шпонка, 7-кольцо гидравлического затвора сальника, 8-фонарь, 9-электродви-гатель, 10-втулка защитная, 11-крышка сальника, 12-набивка сальника, 13-крышка съемная, 14-корпус, 15-гайка вала.
Электронасосы типа НЦКГ предназначены для перекачивания конденсата, дистиллята с температурой до 70°С, рассола с температурой от -4 до +70°С, а также морской воды с температурой до +110°С в конденсатных, холодильных и энергетических установках судов.
Электронасос ФГС 25/14 — горизонтальный моноблочный центробежный одноступенчатый фекальный насос. На входе насоса встроен нож-измельчитель, позволяющий измельчать пищевые отходы, бумагу и т.д.
Водоотливные герметичные электронасосы типа ЭСН и ВПЭН предназначены для откачки холодной солёной и пресной воды с температурой до 30°С из труднодоступных помещений судов во время аварийно-спасательных и судоподъёмных работ.
Глубина погружения этих насосов -10 м.
В системах охлаждения используются центробежные насосы с электроприводом. Иногда встречаются поршневые насосы, которые приводятся в действие от самого ДВС. Насосы охлаждения создают давление 0,1—0,3 МПа. Охлаждение современных среднеоборотных ДВС осуществляется в основном при помощи навешенных центробежных насосов забортной и пресной воды.
3. Применяемые масла
двигатель охлаждение эмульсионный насос
Для защиты поверхностей втулок и блоков со стороны охлаждения от коррозионно-кавитационного разрушения и образования накипи применяют антикоррозионные эмульсионные масла ВНИИНП—117/119, «Шелл Дромус ойл В» и другие. Эти масла имеют практически одинаковые физико-химические свойства и методику применения. Они нетоксичны и хранятся в металлической таре при температуре не ниже минус 30 С.
ПРИМЕНЕНИЕ
ВНИИНП—117/119 водосмешиваемая СОЖ с высоким содержанием минерального масла. Применяется для большинства операций механообработки различных материалов, например, низко- и среднелегированных сталей, алюминия, меди и медных сплавов, латуни с хорошей обрабатываемостью. Идеально подходит для машиностроительных предприятий, работающих с различными металлами.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ
- Общие операции механообработки: 6-8%
- Тяжелые операции обработки резанием: 8 — 12%
- Шлифование — 4 — 6%
Антикоррозионные масла образуют с пресной водой стойкую непрозрачную эмульсию молочного цвета. Стойкость эмульсии зависит и от жесткости воды. Тонкая пленка антикоррозионного масла, покрывая поверхность охлаждения ДВС, предохраняет ее от коррозии, кавитационного разрушения и отложения накипи. Для сохранения этой пленки на поверхности охлаждения двигателя необходимо постоянно поддерживать рабочую концентрацию масла в охлаждающей воде около 0,5 % и применять воду определенного качества.
Антикоррозионные эмульсионные масла широко применяются в системах охлаждения ДВС, применяемых на промысловых судах. Методы обработки охлаждающей пресной воды приводятся в инструкциях по эксплуатации двигателей.
4. Современные тенденции совершенствования (патентный поиск)
№п\п |
Наименова , ниепатента |
Номер патента |
МПК |
Дата пуб-ликации |
Уровень техники |
Преимущест-ва патента |
|
|
1 |
Термостат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания |
RU 2202046 |
F01P7/16 |
10.04.2003 |
Корпус термостата соединен патрубками с трубопроводом охлаждающей двигатель жидкости и обеспечивает движение этой жидкости по двум направлениям: двигатель — термостат — двигатель (малый контур) и двигатель — термостат — радиатор — термостат — двигатель (большой контур). По малому контуру жидкость движется в период прогрева двигателя, а по большому — когда температура охлаждающей жидкости превысит установленный уровень. |
Подогрев двигателя перед его запуском осуществляется УОПД. Вследствие этого термостат не пропускает в контур УОПД повторную циркуляцию нагретой жидкости, что исключает тепловые потери при подогреве двигателя. |
|
|
2 |
RU 2232905 |
F01P3/20 |
20.07.2004 |
Изобретение относится к технике двигателестроения, а именно к системам охлаждения двигателей, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, преимущественно с принудительным воспламенением рабочей смеси. Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая соединенные в замкнутый контур и заполненные охлаждающей жидкостью рубашку охлаждения двигателя, жидкостный насос и радиатор охлаждения, а также связанный с ними расширительный бачок, снабжена источником давления, состоящим из компрессора с электрическим приводом и датчиком давления и выполненным с возможностью обеспечения избыточного рабочего давления в системе охлаждения с момента начала работы двигателя. Изобретение обеспечивает лучшее охлаждение в начале его работы, в условиях повышенных и переменных нагрузок, снижении токсичности выхлопных газов на всех режимах, при различных условиях окружающей среды. |
Выполнение системы жидкостного охлаждения двигателя в соответствии с изобретением позволило улучшить охлаждение в начале его работы, а также в условиях повышенных и переменных нагрузок, что проявилось в увеличении крутящего момента и мощности двигателя (повышении динамики разгона и максимальной скорости автомобиля), повышении устойчивости работы двигателя в процессе прогрева, повышении детонационной стойкости двигателя, уменьшении эксплуатационных расходов топлива и масла, снижении токсичности выхлопных газов на всех режимах, при различных условиях окружающей среды. |
||
|
3 |
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания |
RU 2182238 |
F01P7/16 |
10.05.2002 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к автомобилестроению, и предназначено для автомобилей с жидкостным охлаждением двигателя. Система охлаждения двигателя включает водяной насос, патрубок отводящий головки цилиндров, термостат, радиатор отопления салона, при этом байпасный клапан термостата выполнен прижатым к патрубку термостата и имеет хотя бы одно отверстие и направляющий аппарат. Изобретение обеспечивает увеличение надежности конструкции и удешевление конструкции. |
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая, в частности, водяной насос, патрубок отводящий головки цилиндров, термостат, радиатор отопления салона, отличающаяся тем, что байпасный клапан термостата выполнен прижатым к патрубку термостата и имеет хотя бы одно отверстие и направляющий аппарат. |
|
|
4 |
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания |
RU 2459093 |
F01P5/10 |
20.08.2012 |
Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий в себя циркуляционный насос, рубашку охлаждения двигателя, охладитель надувочного воздуха, водомасляный охладитель, водо-водяной охладитель, компрессор, термостат регулирования температуры теплоносителя, расширительный бак, к которому подключена всасывающая магистраль от компрессора, расширительный бак выполнен герметичным, а воздушная магистраль содержит редукционный клапан, регулирующий давление воздуха, поступающего от компрессора, и подключенный к выходу дополнительного блока управления, к входам которого подключены датчик давления наддува, датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе двигателя, датчик давления в системе охлаждения и оптический датчик присутствия в охлаждающей жидкости паровой фазы, а в качестве привода компрессора она содержит турбину, использующую энергию отработавших газов, отводимую от поршневой части двигателя, при этом в качестве привода компрессора она содержит автономный электродвигатель, включение и выключение которого осуществляется по сигналу от блока управления. Изобретение обеспечивает регулирование теплового состояния двигателя в условиях максимальных перегрузок и повышение надежности его работы. |
По сравнению с известными системами охлаждения предлагаемая система позволяет улучшить регулирование теплового состояния двигателя, не исключить выход пузырькового кипения в режиме пленочного кипения, что обеспечивает высокую надежность работы двигателя при максимальных нагрузках и в условиях повышенных температур наружного воздуха и забортной воды за счет исключения перегрева деталей цилиндропоршневой группы и образования трещин на втулках и крышках цилиндров. |
|
|
5 |
Система охлаждения турбины газотурбинного двигателя |
RU 2263219 |
F02C7/12 |
27.10.2005 |
Система охлаждения турбины газотурбинного двигателя содержит связанные между собой воздуховодами место отбора сжатого воздуха от компрессора, нагнетатель, обратный клапан — сигнализатор, клапан аварийного сброса, датчик температуры охлаждаемых деталей турбины, теплообменник и каналы охлаждаемых деталей турбины. Обратный клапан-сигнализатор соединен своим входом с местом отбора сжатого воздуха от компрессора, а выходом — с нагнетателем. Клапан аварийного сброса соединен своим входом с выходом из каналов охлаждаемых деталей турбины, а выходом — с проточной частью двигателя. Датчик температуры охлаждаемых деталей турбины связан на выходе с клапаном аварийного сброса. Нагнетатель снабжен узлом регулирования его производительности, который связан с выходом датчика температуры охлаждаемых деталей турбины. Теплообменник установлен между нагнетателем и охлаждаемыми каналами деталей турбины, при этом выход из охлаждаемых каналов деталей турбины соединен со входом в нагнетатель. Изобретение позволяет повысить эффективность работы системы охлаждения турбины газотурбинного двигателя за счет управления режимом охлаждения деталей турбины в зависимости от их теплового состояния. |
Предложенная система реализует одновременно принцип работы как открытой, так и закрытой систем охлаждения и позволяет: -повысить интенсивность охлаждения узла турбины за счет принудительной циркуляции охладителя, управления изменением расхода и улучшения теплофизических свойств используемого в системе охладителя; — снизить энергетические затраты на функционирование системы охлаждения путем совершенствования технологии охлаждения и уменьшить отбор сжатого воздуха от компрессора высокого давления двигателя; -увеличить ресурс турбины путем обеспечения поддержания расчетного температурного состояния ее деталей за счет управления режимом их охлаждения; -повысить уровень технической безопасности полетов и живучести двигателя за счет автоматического резервирования режимов охлаждения. |
|
|
6 |
Система охлаждения двигателя легкового автомобиля |
RU 2225517 |
F01P7/14 |
10.03.2004 |
Изобретение относится к системам, обеспечивающим функционирование силовых установок автомобилей, и может быть установлено на двигателях внутреннего сгорания легковых автомобилей, имеющих двухконтурную систему охлаждения. Система охлаждения двигателя легкового автомобиля включает рубашку охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор, центробежный насос, вентилятор, соединительные патрубки и шланги, датчики и указатель температуры охлаждающей жидкости, она снабжена гидравлическим коммутирующим устройством с электромагнитным клапаном и электронным блоком, причем первый и второй входы электронного блока связаны со вторым и третьим выходами датчика температуры соответственно, а первый и второй выходы электронного блока — соответственно с входами гидравлического коммутирующего устройства и вентилятора. Изобретение обеспечивает повышение эффективности системы охлаждения при движении в городском режиме и увеличение ее надежности в процессе эксплуатации автомобиля. |
Данное устройство позволит повысить эффективность системы охлаждения при движении в городском режиме и увеличить ее надежность в процессе эксплуатации автомобиля. |
|
|
7 |
Система охлаждения-подогрева двигателя внутреннего сгорания |
RU 2165027 |
F01P3/20 |
10.04.2001 |
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является стабилизация температуры охлаждающей жидкости на всех режимах работы двигателя при изменении температуры окружающей среды. Сущность изобретения заключается в том, что система содержит внутренний контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий полости охлаждения двигателя, трехходовой кран с приводом вращения пробки, жидкостно-жидкостной теплообменник и циркуляционный насос, а также внешний контур циркуляции охлаждающего теплоносителя, подсоединенный к внутреннему контуру через жидкостно-жидкостной теплообменник. Во внутреннем контуре циркуляции охлаждающей жидкости между полостями охлаждения двигателя и трехходовым краном установлен датчик температуры охлаждающей жидкости, подключенный через электронный блок регулирования температуры к приводу вращения пробки трехходового крана, причем на выхлопной трубе двигателя установлен утилизационный котел, а внутренний контур содержит дополнительный теплообменник, расположенный между трехходовым краном и через циркуляционный насос соединенный с утилизационным котлом. |
Таким образом, предлагаемая система охлаждения-подогрева двигателя позволяет поддерживать оптимальную температуру охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя на всех режимах работы двигателя и при понижении температуры окружающей среды, что приводит к повышению технико-экономических показателей двигателя. |
|
|
8 |
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания |
RU 2453714 |
F01P5/10 |
20.06.2012 |
Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит замкнутый горячий и разомкнутый холодный контуры циркуляции охлаждающей жидкости, при этом замкнутый горячий контур циркуляции охлаждающей жидкости включает в себя циркуляционный насос, рубашку охлаждения двигателя, охладитель наддувочного воздуха, водомасляный охладитель, водо-водяной охладитель, термостат и подключен расширительный бак, подсоединенный к всасывающей магистрали, дополнительно содержит анализатор химических свойств охлаждающей жидкости, а расширительный бак снабжен емкостью с концентратом присадки к охлаждающей жидкости и игольчатым клапаном, регулирующим поступление присадки в расширительный бак и подключенным к выходу блока управления, к входам которого подключены соответственно к первому и третьему датчики температуры, к второму и четвертому датчики давления, а к пятому анализатор химических свойств охлаждающей жидкости, который установлен на трубопроводе, отводящем охлаждающую жидкость от двигателя, при этом в расширительном баке установлена мешалка с электроприводом, включающаяся по сигналу от блока управления при подаче концентрата присадки в бак для лучшего перемешивания. |
Таким образом, в предлагаемой системе охлаждения обеспечивается непрерывный и оперативный контроль качества охлаждающей жидкости и при необходимости автоматическое восстановление ее эксплуатационных свойств. По сравнению с существующими системами охлаждения предлагаемая система облегчает обслуживание двигателей внутреннего сгорания и повышает их надежность. |
|
|
9 |
Система водяного охлаждения энергетической установки морского судна |
RU 2396181 |
B63J2/12 |
10.08.2010 |
Изобретение относится к области судостроения. Система охлаждения энергетической установки морского судна включает два замкнутых контура движения пресной воды. Первый контур включает циркуляционную емкость, в которую поступает пресная вода от энергетической установки. Второй контур содержит встроенный в циркуляционную емкость оребренный змеевик и охладитель пресной воды. Вода, поступающая в циркуляционную емкость от энергетической установки, охлаждается за счет теплообмена с поверхностью змеевика. В змеевике циркулирует вода, охлажденная в охладителе при помощи холодильной установки. Холодильная установка представляет собой замкнутый контур движения хладагента и содержит размещенный в охладителе испаритель, винтовой компрессор, конденсатор, ресивер. |
Таким образом достигается решение поставленной технической задачи, повышается эффективность и надежность работы системы водяного охлаждения энергетической установки морского судна, улучшаются условия ее эксплуатации и снижаются затраты на ремонт. Достигается возможность использовать заявленное изобретение в СКВ морского судна. |
|
|
10 |
RU 2407960 |
F25B |
27.12.2010 |
Изобретение относится к области парокомпрессионной холодильной техники и может быть использовано в различных системах водяного охлаждения. Установка содержит охлаждаемый объект (1), холодный источник (2), насос (3) хладоносителя, испаритель (4) с дросселем (5), паровой компрессор (6) с приводным устройством (7), насос (8) конденсатора, конденсатор (9), дроссель (10), регулирующие клапана (11) и (12), устройство впрыска воды (12) и (13). Испаритель (4) сообщен на входе и выходе по воде, соответственно, с выходом и через насос (3) хладоносителя — с входом охлаждаемого объекта (1) по охлаждающей воде. Испаритель выполнен в виде расширительной емкости с дросселем, установленным на входе расширительной емкости испарителя по воде. Паровой компрессор (6) с приводным устройством (7) сообщен на входе по пару с выходом расширительной емкости испарителя (4) по пару. Конденсатор (9) сообщен на входе по пару с выходом парового компрессора (6) по пару, на выходе по воде — через насос (8) конденсатора — с входом холодного источника (2) по охлаждаемой воде. Конденсатор (9) выполнен в виде парового конденсатора смешивающего типа и сообщен также на входе по впрыскиваемой охлаждаемой воде с выходом холодного источника (2) по охлаждаемой воде. Расширительная емкость испарителя (4) на входе по воде сообщена также с выходом насоса (8) конденсатора по воде гидравлической связью, снабженной дополнительным дросселем (10) и регулирующим клапаном (11). При использовании изобретения снижается металлоемкость и потребляемая мощность на привод компрессора. |
Таким образом, экономическая эффективность предлагаемого технического решения заключается в упрощении и удешевлении конструкции установки за счет снижения металлоемкости конденсатора и потребляемой мощности на привод компрессора путем уменьшения требуемой степени сжатия пара в компрессоре. |
||
