Результат интеллектуальной деятельности: КОРПУС ЖИДКОСТНЫХ КАНАЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к корпусам водяных насосов систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, предназначенным для стабильного поддержания нормального состояния двигателя, для равномерного охлаждения двигателя, для повышения гидродинамических характеристик корпуса водяных каналов, для улучшения экономичности и надежности насоса.

Известен насос системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с корпусом, крышкой насоса, валом, термостатной коробкой, подводящими и отводящими каналами. Изобретение имеет простую и компактную конструкцию (Патент Россия №2083853, МПК F01P 5/10, опубликовано 10.07.1997). Однако данная конструкция корпуса насоса не пригодна для больших расходов охлаждающей жидкости и, соответственно, не пригодна для эксплуатации в автомобилях с большой мощностью. Термостатная коробка размещена в крышке насоса, что приводит к усложнению процесса сборки и разборки. Жидкостный насос имеет только один канал на выходе, а значит, не обеспечивается равномерное распределение расходов и давлений на входе в рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя.

Известен корпус водяных каналов с центробежным насосом и термостатной коробкой, наиболее близкий к заявленной полезной модели и принятый за прототип (Руководство по эксплуатации двигателей КамАЗ экологических классов Евро-2 и Евро-3. Двигатели КамАЗ 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360, 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240. Система охлаждения двигателя http://www.remkarti.ru/red60-4), который представляет собой цельнолитое металлическое изделие, прямоугольной формы, в противоположных углах которого по диагонали расположены термостатная коробка и водяной насос. В термостатную коробку жидкость поступает по каналу, в котором имеются отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания. В термостатной коробке жидкость может направляться в центробежный насос двумя путями. Если жидкость не нагрелась до определенной высокой температуры, то она отправляется в малый круг системы охлаждения, напрямую по каналу в центробежный насос. При достижении заданной температуры, жидкость отправляется в большой круг системы охлаждения, охлаждается в радиаторе и поступает в центробежный насос через другой канал. Насос имеет спиральный отвод, подающий жидкость в канал. В канале имеется три отверстия для распределения потока жидкости в блок двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя. Однако известный корпус водяных каналов не обеспечивает равномерное поступление жидкости в каналы рубашки охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Большое количество сужений и расширений в каналах, резкие повороты и лишние карманы создают большие потери давления и серьезно возмущают поток. В корпусе центробежного насоса наблюдаются сильные вибрации, шумы и биение. При таком расположении центробежного насоса корпус водяных каналов получается достаточно громоздким. Отверстия входов и выходов имеют разные диаметры, что негативно сказывается на общих гидравлических потерях.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности и экономичности двигателя внутреннего сгорания, за счет ликвидации вибраций, шума, биения, уменьшения гидравлических потерь, обеспечения равномерности давлений, расходов и скоростей, и направлено на уменьшение габаритных размеров и массы.

Технический результат достигается тем, что в корпусе жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, выполненном в виде цельнолитого изделия, состоящего из термостатной коробки, улитки с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса, сообщенных каналом для подвода охлаждающей жидкости непосредственно из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса, и имеющего канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположной стороны, новым является то, что в термостатной коробке имеются отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, а улитка для расположения центробежного насоса имеет три спиральных отводящих канала, два из которых для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и один для соединения с маслоохладителем.

Спиральные отводящие каналы расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения.

На фигуре 1 представлен общий вид сзади корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.

На фигуре 2 представлен общий вид спереди корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.

На фигуре 3 представлено характерное сечение корпуса центробежного насоса с тремя спиральными отводящими каналами, причем каналы отводов обрезаны до места постоянства их сходства.

Здесь: 1 - корпус термостатной коробки; 2 - канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположной стороны; 3 - канал внутри цельнолитого корпуса для подвода охлаждающей жидкости непосредственно из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 4 - входная полость для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса; 5, 6 - отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания в термостатную коробку 1; 7 - отверстие для подвода нагретой жидкости из маслоохладителя в термостатную коробку 1; 8 - улитка для расположения рабочего колеса центробежного насоса; 9 - спиральный отводящий канал для подачи охлажденной жидкости в маслоохладитель; 10, 11 - спиральные отводящие каналы для подачи охлажденной жидкости в блок двигателя внутреннего сгорания по полублокам; 12, 13 - отверстия для выхода нагретой жидкости из термостатной коробки 1.

Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания представляет собой цельнолитое изделие и включает термостатную коробку 1, улитку 8 для размещения центробежного насоса с входной полостью 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса, канал 3, подводящий охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки 1 во входную полость 4 и канал 2 для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 через радиатор (на фигуре не показан) во входную полость 4 с противоположной стороны. В термостатной коробке 1 имеются отверстия 5 и 6 для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и канал 7 для подвода охлаждающей жидкости от маслоохладителя, так же имеются отверстия 12, 13 для выхода нагретой жидкости. В улитке 8, где располагается рабочее колесо центробежного насоса, имеются, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала, два из которых 10 и 11 для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания, а канал 9 для соединения с маслоохладителем. Два канала 2 и 3, подводящих охлаждающую жидкость во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположных сторон, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом центробежного насоса с минимальными потерями. Входная полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса образована с одной стороны подводящими каналами 2, 3, с другой стороны спиральными отводящими каналами 9, 10, 11. Эта полость имеет отверстие со стороны отводящих каналов, позволяющее монтировать в корпус рабочее колесо. Каналы 9, 10, 11 расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения, что обеспечивает равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке двигателя внутреннего сгорания и оптимальный температурный режим в рубашке охлаждения.

Система жидкостных каналов работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость из блока двигателя внутреннего сгорания через отверстия 5, 6 поступает в термостатную коробку 1, а из маслоохладителя - через отверстие 7. В термостатной коробке 1 жидкость при температуре до 80°С направляется только в подводящий канал 3, при температуре от 80 до 90-95 жидкость поступает в канал 3 и через отверстия 12 и 13 подается в радиатор (на фигурах не указан), а далее в подводящий канал 2. При температуре 90-95°С охлаждающая жидкость поступает только в радиатор (на фигурах не указан) через отверстия 12 и 13, откуда, охладившись, подается в подводящий канал 2. Поток жидкости через подводящие каналы 2 и 3 поступает во входную полость 4 рабочего колеса центробежного насоса. Под действием центробежных сил в рабочем колесе центробежного насоса жидкость собирается в улитку 8 с тремя спиральными отводящими каналами 9, 10 и 11. Характерное сечение улитки 8 со спиральными отводящими каналами представлено на фиг. 3. Спиральные отводящие каналы 10 и 11 подводят охлажденную жидкость в блок двигателя внутреннего сгорания, а спиральный отводящий канал 9 - в маслоохладитель. Результаты проведенного численного моделирования подтвердили равномерность распределения давлений, расходов и скоростей на выходе из спиральных отводящих каналов корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, на основании численных исследований гидравлические потери снизились на 25-30% по сравнению с прототипом. Обеспечивается независимое перекачивание жидкости через охлаждаемые узлы двигателя внутреннего сгорания. Два подводящих канала в центробежный насос обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом и подводят поток на входе в рабочее колесо с минимальными потерями, при этом рабочее колесо центробежного насоса не испытывает неравномерных усилий, что увеличивает срок службы устройства. Обеспечивается равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке по полублокам двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает поддержание оптимального температурного режима в рубашке охлаждения.