RU174723U1

RU174723U1 - Cooling system of an internal combustion engine of a locomotive

Info

Publication number: RU174723U1
Application number: RU2017103599U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Михаил Александрович Горсков
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-10-30

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению, а конкретнее к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) магистральных тепловозов. В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей контур охлаждения воды двигателя, включающий водяной насос, контур охлаждения масла двигателя, включающий масляный насос и водомасляный теплообменник, соединенный при помощи трубопровода с радиатором, имеющим вентилятор обдува, датчик температуры надувочного воздуха и водовоздушный теплообменник, установленный на линии подачи воздуха в двигатель и автоматический орган управления, в качестве водовоздушного теплообменника и радиатора использованы тепловые трубы, а на линии охлаждения воды дополнительно установлен водоводяной теплообменник, межтрубное пространство которого соединено трубопроводом с тепловыми трубами на линии охлаждения воды и межтрубным пространством водомасляного теплообменника, образуя замкнутый контур. Предлагаемое устройство системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания тепловоза позволяет увеличить коэффициент теплопередачи и эффективность теплообмена на 15-20%, снизить энергозатраты на 10-15%, упростить конструкцию охлаждающего устройства, уменьшить ее массу и габариты.The utility model relates to engine building, and more specifically to cooling systems of an internal combustion engine (ICE) of mainline diesel locomotives. In an internal combustion engine cooling system comprising an engine water cooling circuit including a water pump, an engine oil cooling circuit including an oil pump and a water-oil heat exchanger connected by a pipe to a radiator having a blower fan, a charge air temperature sensor and a water-air heat exchanger mounted on air supply lines to the engine and the automatic control element, heat pipes were used as a water-air heat exchanger and radiator, and if In addition to water cooling, an additional water-water heat exchanger is installed, the annular space of which is connected by a pipeline with heat pipes on the water cooling line and the annular space of the oil-water heat exchanger, forming a closed loop. The proposed device of the cooling system of the internal combustion engine of a diesel locomotive allows to increase the heat transfer coefficient and heat transfer efficiency by 15-20%, reduce energy consumption by 10-15%, simplify the design of the cooling device, reduce its weight and dimensions.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а конкретнее к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) магистральных тепловозов.The utility model relates to engine building, and more specifically to cooling systems of an internal combustion engine (ICE) of mainline diesel locomotives.

Известна система охлаждения ДВС, содержащая контур охлаждения воды двигателя, включающий воздуховодяной радиатор, вентилятор с приводом и водяной насос, контур охлаждения масла двигателя, включающий масляный насос, водомасляный теплообменник, водяной насос, воздуховодяной радиатор и вентилятор с приводом, и водовоздушный теплообменник охлаждения наддувочного воздуха, подключенный к контуру охлаждения масла двигателя [Жилин Г.А. и др. Пассажирский тепловоз, ТЭП-60. М.: Транспорт, 1971, с. 376].A known ICE cooling system comprising an engine water cooling circuit including an air-water radiator, a fan with a drive and a water pump, an engine oil cooling circuit including an oil pump, a water-oil heat exchanger, a water pump, an air-water radiator and a fan with a drive, and a air-to-air charge-air cooling heat exchanger connected to the engine oil cooling circuit [G. Zhilin and others. Passenger locomotive, TEP-60. M .: Transport, 1971, p. 376].

Недостатками этой системы являются низкий коэффициент теплопередачи и большие энергозатраты.The disadvantages of this system are the low heat transfer coefficient and high energy consumption.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур охлаждения воды двигателя, включающий последовательно соединенные насос и радиатор с вентилятором обдува воздухом, контур охлаждения масла двигателя, включающий насос и водомасляный теплообменник, соединенный при помощи трубопровода с радиатором, имеющим вентилятор обдува и водовоздушный теплообменник охлаждения наддувочного воздуха, трубопроводы с управляемыми запорными органами, причем один из трубопроводов подсоединен к водовоздушному теплообменнику для отвода пара в атмосферу, а другой к контуру охлаждения воды двигателя [Патент РФ №2059081, МПК F01P 3/20, опубл. 27.04.1996 г., автор Евенко В.И. «Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания»].A known cooling system of an internal combustion engine comprising an engine water cooling circuit including a pump and a radiator connected in series with an air blowing fan, an engine oil cooling circuit including a pump and an oil-water heat exchanger connected by a pipe to a radiator having a blower fan and a charge air-to-air water heat exchanger air, pipelines with controlled locking elements, one of the pipelines connected to a water-air heat exchanger y for discharging vapor into the atmosphere and the other to the engine cooling water circuit [Russian Patent №2059081, IPC F01P 3/20, publ. 04/27/1996, the author Evenko V.I. “Cooling system of an internal combustion engine”].

Недостатками этой системы является низкий коэффициент теплопередачи, большие энергозатраты.The disadvantages of this system are the low heat transfer coefficient, high energy consumption.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является увеличение коэффициента теплопередачи, снижение энергозатрат.The technical result is an increase in heat transfer coefficient, lower energy consumption.

Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей контур охлаждения воды двигателя, включающий водяной насос, контур охлаждения масла двигателя, включающий масляный насос и водомасляный теплообменник, соединенный при помощи трубопровода с радиатором и вентилятором обдува, датчик температуры надувочного воздуха и водовоздушный теплообменник, установленный на линии подачи воздуха в двигатель и автоматический орган управления, отличающийся тем, что в качестве водовоздушного теплообменника и радиатора использованы тепловые трубы, а на линии охлаждения воды дополнительно установлен водоводяной теплообменник, межтрубное пространство которого соединено трубопроводом с тепловыми трубами на линии охлаждения воды и межтрубным пространством водомасляного теплообменника, образуя замкнутый контур.The technical result is achieved in that in a cooling system of an internal combustion engine comprising an engine water cooling circuit including a water pump, an engine oil cooling circuit including an oil pump and a water-oil heat exchanger connected by a pipe to a radiator and a blower fan, a charge air temperature sensor and a water-air heat exchanger mounted on the air supply line to the engine and an automatic control element, characterized in that as a water-air heat heat exchanger and heat exchanger were used, and a water-to-water heat exchanger is installed on the water cooling line, the annular space of which is connected by a pipe to the heat pipes on the water cooling line and the annular space of the oil-water heat exchanger, forming a closed loop.

Введение в систему в качестве водовоздушного теплообменника и радиатора - тепловых труб, водоводяного теплообменника на линии охлаждения воды, межтрубное пространство которого соединено трубопроводом с тепловыми трубами на линии охлаждения воды и межтрубным пространством водомасляного теплообменника, образуя замкнутый контур позволяет увеличить теплообмен за счет более высокого коэффициента теплопередачи.Introduction to the system as a water-air heat exchanger and radiator - heat pipes, a water-water heat exchanger on the water cooling line, the annular space of which is connected by a pipe to the heat pipes on the water cooling line and the annular space of the oil-water heat exchanger, forming a closed loop allows you to increase heat transfer due to the higher heat transfer coefficient .

На фиг. изображена принципиальная схема системы охлаждения ДВС тепловоза.In FIG. shows a schematic diagram of a cooling system of an internal combustion engine of a locomotive.

Устройство системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 содержит контур охлаждения масла 2 двигателя внутреннего сгорания, контур охлаждения воды 3 двигателя внутреннего сгорания, тепловые трубы 4 охлаждения наддувочного воздуха, масляный насос 5, водомасляный теплообменник 6, водяной насос 7, водоводяной теплообменник 8, трубопровод 9, насос 10, тепловые трубы охлаждения воды 11, вентилятор 12, датчик температуры 13 наддувочного воздуха, автоматический орган управления (АОУ) 14.The device of the cooling system of the internal combustion engine 1 contains an oil cooling circuit 2 of the internal combustion engine, a water cooling circuit 3 of the internal combustion engine, heat pipes 4 for charging charge air, an oil pump 5, a water-oil heat exchanger 6, a water pump 7, a water-water heat exchanger 8, pipe 9, pump 10, heat pipes for cooling water 11, fan 12, temperature sensor 13 of charge air, automatic control element (AOU) 14.

Система охлаждения работает следующим образом.The cooling system operates as follows.

Масло, циркулирующее в контуре охлаждения масла 2, из двигателя внутреннего сгорания 1 масляным насосом 5 подается в водомасляный теплообменник 6, в котором теплота от масла передается охлаждающей воде. Охлажденное масло поступает в двигатель внутреннего сгорания 1, а вода, нагретая в теплообменнике 6, по трубопроводу 9 насосом 10 направляется к тепловым трубкам 11, остывает и возвращается в теплообменник 6. Тепловые трубки 11 установлены таким образом, что одна их часть, заполненная рабочей жидкостью, погружена в поток охлаждаемой воды, а другая обдувается потоком воздуха, создаваемого вентилятором 12. Рабочая жидкость нагревается, закипает, пар движется вверх по трубке и отдает свою тепловую энергию стенкам трубки, которые охлаждаются воздухом. Таким образом осуществляется наиболее эффективное охлаждение водяного контура.The oil circulating in the oil cooling circuit 2 is supplied from the internal combustion engine 1 by an oil pump 5 to a water-oil heat exchanger 6, in which heat from the oil is transferred to the cooling water. The cooled oil enters the internal combustion engine 1, and the water heated in the heat exchanger 6, through the pipeline 9, is sent by the pump 10 to the heat pipes 11, cools and returns to the heat exchanger 6. The heat pipes 11 are installed so that one of them is filled with a working fluid , immersed in a stream of chilled water, and the other is blown by a stream of air created by the fan 12. The working fluid heats up, boils, steam moves up the tube and gives its thermal energy to the walls of the tube, which are cooled by air ohm Thus, the most efficient cooling of the water circuit is achieved.

Вода, циркулирующая в контуре охлаждения воды 3, из двигателя внутреннего сгорания 1 водяным насосом 7 подается в водоводяной теплообменник 8, где охлаждается водой, поступающей от водомасляного теплообменника 6, и возвращается в двигатель внутреннего сгорания 1.The water circulating in the water cooling circuit 3 is supplied from the internal combustion engine 1 by the water pump 7 to the water-to-water heat exchanger 8, where it is cooled by the water coming from the oil-water heat exchanger 6 and returned to the internal combustion engine 1.

Масляный насос 5, водяной насос 7 и насос 10 управляются автоматическим органом управления 14.The oil pump 5, the water pump 7 and the pump 10 are controlled by an automatic control element 14.

Наддувочный воздух, температура которого контролируется датчиком температуры надувочного воздуха 13, поступает от турбокомпрессора к тепловым трубкам 4, омывает их снаружи и далее попадает в двигатель внутреннего сгорания 1. Датчик температуры 13 соединен с автоматическим органом управления 14 и передает в него значения измеренных параметров.Charging air, the temperature of which is controlled by the charge air temperature sensor 13, flows from the turbocharger to the heat pipes 4, washes them from the outside and then enters the internal combustion engine 1. The temperature sensor 13 is connected to the automatic control unit 14 and transmits the measured values to it.

Теплообменники с промежуточным терморегулирующим теплоносителем выполнены так, что остаточная теплота накапливается теплоносителем и если двигатель внутреннего сгорания работает не на полную мощность, то за счет теплоносителя происходит поддержка рабочей температуры воды и масла двигателя.Heat exchangers with an intermediate heat-regulating coolant are designed so that the residual heat is accumulated by the coolant and if the internal combustion engine does not work at full capacity, then the working temperature maintains the working temperature of the water and engine oil.

Предлагаемое устройство системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания тепловоза позволяет увеличить коэффициент теплопередачи и эффективность теплообмена на 15-20%, снизить энергозатраты на 10-15%, упростить конструкцию охлаждающего устройства, уменьшить ее массу и габариты.The proposed device of the cooling system of the internal combustion engine of a diesel locomotive allows to increase the heat transfer coefficient and heat transfer efficiency by 15-20%, reduce energy consumption by 10-15%, simplify the design of the cooling device, reduce its weight and dimensions.

Claims

An internal combustion engine cooling system comprising an engine water cooling circuit including a water pump, an engine oil cooling circuit including an oil pump and a water-oil heat exchanger connected by a pipe to a radiator having a blower fan, a charge air temperature sensor and a water-air heat exchanger mounted on a line air supply to the engine and automatic control, characterized in that in the cooling system of the internal combustion engine as water zdushnogo exchanger and radiator heat pipes are used, and water cooling lines vodovodyanyh additionally installed heat exchanger, which shell space conduit is connected with heat pipes for cooling water line and annulus water-oil heat exchanger, forming a closed loop.