КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Изобретение относится к автотракторостроению и может быть применено для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воздушным охла-ждением.
Устройство состоит из системы воздушного охлаждения и системы смазки, в которой цилиндр выполнен составным, состоящим из цилиндрической втулки (в виде гильзы) и установленного на нее оребренного кожуха, полость между которыми образует рубашку масляного охлаждения, присоединенная к системе смазки двигателя. Рубашка масляного охлаждения цилиндра выполнена в виде кожуха из алюминиевого сплава, во внутренней полости которой выполнены каналы в виде двухзаходной резьбы.

Изобретение относится к автотракторостроению и может быть применено для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воздушным охлаждением.
Ужесточающаяся конкуренция на фоне топливно-энергетического кризиса предъявляет требования к моторостроителям по улучшению удельных показателей при повышении уровня форсирования двигателей (например, до Ре = 1.2 МПа, где Ре - эффективное давление) и выше. Следовательно, доля плотности теплового потока через систему охлаждения будет возрастать, и в основном это будет касаться величины «ц, (коэф-фициента теплопередачи от стенки цилиндра в охлаждающую среду). При таких условиях, воздух, как теплоноситель, уже не может справляться с тепловым потоком без ущерба для габаритных размеров и затрат мощности на привод вентилятора. К тому же, непосредственная передача тепла от деталей в воздух сопряжена с неизбежной неравномерностью температурного поля по их периметру.
В качестве прототипа принята система охлаждения двигателя внутреннего сгорания трактора, состоящая из системы воздушного охлаждения, содержащей вентилятор и цилиндры с оребренными поверхностями [Эфрос В.В., Ерохин Н.Г., Кульчицкий Р.И. и др. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода- М; Машиностроение, 1976, 277с.].
Недостатком прототипа является то, что охлаждение двигателя осуществляется недостаточно и является малоэффективным.
С целью рационального решения проблемы разработана система охлаждения, состоящая из системы воздушного охлаждения в комбинации со системой смазки путем конструкционных изменений и позволяющая придания моторному маслу дополнительной функции теплоносителя.
На фиг. 1 представлена схема циркуляции охлаждающего масла в системе смазки, на фиг. 2 - развертка внутренней полости рубашки охлаждения оребренной части цилиндра и на фиг. 3 - поперечный разрез ДВС с комбинированной системой охлаждения в сборе.
В предлагаемой конструкции (фиг. 1) цилиндр выполнен составным; цилиндрическая втулка (в виде гильзы) выполнена из легированного чугуна, а оребренная часть цилиндра - из алюминиевого сплава, полость между которыми образует рубашку охлаждения, в которой циркулирует картерное масло. Подача масла осуществляется отводом от главной магистрали серийной системы охлаждения двигателя.
Устройство состоит из: стандартной системы смазки, содержащей масляные магистрали (1), датчик давления масла (2), отводные магистрали (3), кожух штанги толкателя (4), выполненного в виде радиаторной трубки, датчик температуры масла (5), оребренную часть (6) с рубашкой охлаждения цилиндра (7), изготовленного в виде литой гильзы (цилиндрической втулки), центробежный фильтр очистки масла (8) и поддона картера (9) с маслом; стандартной системы воздушного охлаждения, содержащей вентилятор (на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом: в начальной стадии масло из поддона картера (9), после очистки в фильтре (8) системы смазки, от-водными магистралями (3) подается в наиболее нагретые зоны цилиндров (7) и их головок, одно-временно охлаждаясь потоком воздуха, подаваемым вентилятором. Масло одновременно с большой эффективностью снимает теплоту с нагретых зон ресурсных деталей, а также охлаждается воз-душным потоком, миную масляный радиатор, т.е. отпадает необходимость в радиаторе масла. Это и уменьшение размеров цилиндров позволит существенно уменьшить габариты и массу двигателя.
Оригинальность конструкции заключается в том, что функцию масляного радиатора выполняют собственно цилиндры (7), их головки, а также кожухи штанг толкателей (4), через которые осуществляется слив 3 жидкости в поддон картера (9) (фиг. 1). Выравнивание температурного поля цилиндровой втулки достигается циркуляцией масла в полости рубашки оребренной части (6) цилиндра (7).
Особенностью является то, что внутренняя полость алюминиевого кожуха оребренной части (6) цилиндра (7) имеет каналы, выполненные в виде двухзаходной резьбы (фиг. 2.). Причем вход в канал расположен в кормовой части образующей цилиндра (7), а выход - в лобовой (фронтальной к потоку воздуха). Масло по этим каналам движется под давлением, а слив в полости кожухов штанг толкателей осуществляется самотеком. Кожухи (4) штанг толкателей выполнены в виде радиаторных трубок. Масляным охлаждением обеспечены фор-сунки и теплоизоляция впускных и выпускных каналов головки, а также теплоизоляционные элементы (тронки) составных поршней.
В заявляемом устройстве высота опорной части цилиндров ДВС уменьшена, а высота блока картера увеличена на 60 мм (фиг. 3). В итоге высота оребренной части цилиндров составляет 96 мм, а остальная часть утоплена в блока картера. Количество ребер сокращено до 12, что позволило высоту канала увеличить до 5.5 мм и достичь прямоугольной формы сечения канала.
Увеличение высоты блока картера создает экран для топливоподающей аппаратуры, поэтому температура топлива в головке топливного насоса высокого давления (ТНВД) понижается.
Уменьшение охлаждаемой зоны цилиндра снижает сжимающие напряжения, приходящиеся на единицу его высоты, обеспечивает надежность уплотнения газового стыка и снижает деформацию. За счет этого уменьшаются размеры вентиля-тора, а его производительность увеличивается

Эфрос В.В., Ерохин Н.Г., Кульчицкий Р.И. и др. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода - М; Машиностроение, 1976, 277с.