Совершенствование системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru//

Совершенствование системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Алиев С.А.

Аннотация

В статье рассматриваются анализ существующих систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания и вопросы их совершенствования. Анализ существующих систем охлаждения показал, что применяемый способ привода жидкостного насоса системы охлаждения забирает некоторый крутящий момент от коленчатого вала.Предлагается заменить существующий способ привода жидкостного насоса системы охлаждения двигателя от коленчатого вала двигателя на электрический привод от генератора. Такой привод способствует снижению потерь крутящего момента на коленчатом вале; повышению КПД двигателя; поддержанию температурного режима в системе охлаждения при работе двигателя на различных режимах.

Ключевые слова. Автомобиль, система охлаждения, коленчатый вал, ременная передача, электрический привод, крутящий момент, коэффициент полезного действия. охлаждение двигатель вал привод

Abstract. The article deals with the analysis of existing cooling systems of internal combustion engines and their improvement. Analysis of existing cooling systems showed that the type of drive fluid pump of the cooling system takes some torque from the crankshaft.

It is proposed to replace the existing way of the drive fluid pump of the cooling system of the engine from the crankshaft of the engine to the electric drive of the generator. This drive helps reduce loss of torque on the crankshaft; increase engine efficiency; maintaining the temperature in the cooling system when the engine is operating in different modes. 

Keywords. Car cooling system, crankshaft, belt drive, electric drive, torque, efficiency.

Насовременныхдвигателяхвнутреннегосгоранияжидкостнойнасоссистемыохлажденияприводитсяотколенчатоговаладвигателя. При этом насос создаёт циркуляцию охлаждающей жидкости в системе.

Недостатком такого привода является то, что для работы насоса системы охлаждения забирается некоторая часть крутящего момента у коленчатого вала.

В результате снижается мощность на коленчатом валу, необходимая для выполнения основной полезной работы.

Двигатели внутреннего сгорания на автомобилях, работают на различных режимах (запуска, холостого хода, минимальных и средних нагрузках, максимальных нагрузках, а также резких изменениях нагрузок от минимальных до максимальных значений).

При запуске двигателя и на малых оборотах коленчатого вала во время его прогрева до достижения температуры жидкости в системе охлаждения оптимальных значений нет необходимости в циркуляции охлаждающей жидкости в системе. Следовательно, на этом режиме отпадает необходимость в работе самого жидкостного насоса. Установка отдельного электродвигателя для привода жидкостного насоса позволит включать и отключать его при необходимости, т.е. в зависимости от температурного режима системы охлаждения.

На существующих же двигателях внутреннего сгорания включение или отключение насоса системы охлаждения невозможно, так как его вал приводится во вращение от коленчатого вала с момента запуска двигателя. При этом охлаждающая жидкость циркулирует в холостую по внешнему контуру системы охлаждения с помощью насоса, который забирает некоторую часть мощности с коленчатого вала двигателя.

На холостых оборотах во время остановки автомобиля на остановках и в «пробках» для поддержания температурного режима необходима более интенсивная циркуляция охлаждающей жидкости в системе, т.е. ротор с крыльчаткой насоса должны работать на более высоких оборотах, чем на холостых.

Это можно осуществить с помощью отдельного электроприводного насоса системы охлаждения и температурного датчика.

На средних и максимальных нагрузках двигателя, ротор с крыльчаткой жидкостного насоса должны постепенно увеличивать обороты для повышения напора охлаждающей жидкости в системе и обеспечения температурного режима.

Однако на современных автомобильных двигателях происходит обратное. С увеличением нагрузки на двигатель (при движении на подъём, бездорожье и т. д.) обороты коленчатого вала уменьшаются, следовательно, уменьшаться и обороты ротора насоса системы охлаждения. В результате снижается напор и ухудшается циркуляция охлаждающей жидкости в системе.

Аналогичная картина наблюдается и при резких изменениях нагрузок от минимальных до максимальных. И эти недостатки можно устранить путём установки отдельного электродвигателя на насос системы охлаждения и температурного датчика

Из вышеизложенного следует, что для снижения потерь крутящего момента на коленчатом вале и поддержания температурного режима в системе охлаждения на различных режимах работы двигателя, насос системы охлаждения необходимо приводить с помощью отдельного электродвигателя.

1

2

3

4

5

Рис. 1 Существующий привод системы жидкостного охлаждения.

Привод системы охлаждения на современных ДВС в основном содержит: 1 - насос; 2 - шкив насоса; 3 - ремень; 4 - шкив на коленчатом вале; 5 - коленчатый вал.

В этой системе жидкостной насос 1 приводится в работу от коленчатого вала 5 через шкив на коленчатом вале 4, ремень 3 и шкив насоса 2, забирая некоторую часть крутящего момента от коленчатого вала, тем самым уменьшая КПД двигателя.

Конструктивно, предлагаемый жидкостной насос системы охлаждения двигателя состоит из крыльчатки 5, корпуса электродвигателя с фланцем для крепления к блоку двигателя 4, обмоток ротора 3, вала ротора 2 и опорных подшипников 1.

В предлагаемом способе крыльчатка жидкостного насоса 5 не приводится от коленчатого вала 6, а приводится от ротора с обмотками 2 и 3 отдельного электродвигателя, что способствует снижению потерь крутящего момента на коленчатом вале.

Рис. 2 Предлагаемый способ привода насоса системы жидкостного охлаждения.

Из анализа существующей и предлагаемой конструкций систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания следует, что замена привода жидкостного насоса системы охлаждения от коленчатого вала на привод от отдельного электродвигателя, питающегося от генератора, способствует: улучшению компактность двигателя; уменьшению быстроизнашивающихся деталей как ременная передача; снижению потерь крутящего момента на коленчатом вале; повышению КПД двигателя; поддержанию температурного режима в системе охлаждения при работе двигателя на различных режимах, так как электродвигатель обеспечивает необходимую оптимальную частоту вращения крыльчатки.

Предлагаемая конструкция системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания награждёна почётным дипломом и удостоена золотой медали Международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2011», г. Москва.

Использованная литература

1.Двигатели внутреннего сгорания. /Под ред. В.Н. Луканина, 2-изд. М.: «Машиностроение», 2004.

2.Фаталиев Н.Г., Алиев А.Я. Система охлаждения ДВС, оснащённая электроприводным насосом. Ж-л /«Автомобильная промышленность». М.- № 7. 2008.

3.Фаталиев Н.Г., Алиев А.Я. Особенности системы охлаждения с электроприводным насосом. //Материалы 9-й международной научно-практической конференции. 27.01-05.02. 2013г. Прага.

4.Фаталиев Н.Г. и Алиев С.А. Система охлаждения ДВС с электроприводным насосом и его мощность. Научно-практический журнал. //«Проблемы развития АПК региона». № 4 (16). Махачкала, 2014 - 132с. - С 84…86.

Размещено на Allbest.ru