Установка для охлаждения двигателя
Номер патента: 19697
Опубликовано: 30.05.2014
Авторы: Марш Грегори Алан, Аггарвал Махеш Чанд, Суэнсон Кендалл Роджер
Формула / Реферат
1. Установка для охлаждения двигателя, содержащая воздушно-масляный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения масла, которое протекает через двигатель,
воздушный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения воздуха, который протекает через двигатель, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором для получения холодного воздуха, используемого в воздушно-масляном радиаторе, и
радиатор с медленным потоком теплоносителя, выполненный с возможностью охлаждения теплоносителя, подаваемого для охлаждения двигателя, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором;
причем указанные радиаторы выполнены таким образом, что охлаждающий воздух протягивается из воздушного радиатора через воздушно-масляный радиатор, а затем через радиатор с медленным потоком теплоносителя.
2. Установка по п.1, дополнительно содержащая масляный отстойник двигателя, сообщающийся с указанным двигателем и содержащий, по меньшей мере, первую область и вторую область для обеспечения управления потоком масла.
3. Установка по п.2, в которой указанная первая область выполнена с возможностью сбора горячего масла, возвращающегося от двигателя, а указанная вторая область выполнена с возможностью сбора холодного масла, возвращающегося от воздушно-масляного радиатора.
4. Установка по п.3, выполненная таким образом, что масло, выходящее из двигателя, выливается в масляный отстойник двигателя под действием силы тяжести, а масло, возвращающееся от воздушно-масляного радиатора во вторую область, направляется в первую область.
5. Установка по п.2, дополнительно содержащая первую перегородку, расположенную между указанными первой и второй областями и имеющую по меньшей мере одно коммуникационное отверстие, проходящее через нее и предназначенное для выравнивания дисбаланса расходов между первой и второй областями.
6. Установка по п.2, дополнительно содержащая уравнительный резервуар, выполненный с возможностью сбора масла, переливающегося из масляного отстойника двигателя.

Текст
УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ Предложена установка для охлаждения двигателя транспортного средства, в которой отсутствует промежуточный холодильник с теплоносителем и промежуточный трубопровод и которая содержит воздушно-масляный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения масла, протекающего через двигатель, воздушный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения воздуха,протекающего через двигатель, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором для получения холодного воздуха, используемого в воздушномасляном радиаторе, а также радиатор с медленным потоком теплоносителя, выполненный с возможностью охлаждения теплоносителя, подаваемого для охлаждения двигателя, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором. Также предложен способ охлаждения масла в двигателе без использования промежуточного холодильника с теплоносителем и промежуточного трубопровода. Марш Грегори Алан, Аггарвал Махеш Чанд, Суэнсон Кендалл Роджер (US) Поликарпов А.В., Борисова Е.Н. (RU) Область техники Данное изобретение относится в целом к двигателям внутреннего сгорания и, более конкретно, к установке и способу охлаждения двигателя с турбонаддувом. Предпосылки изобретния Для двигателей внутреннего сгорания, например, но без ограничения этим, дизельных двигателей с турбонаддувом, используемых в локомотивах, для ограничения температур различных компонентов двигателя требуются установки охлаждения. Такие двигатели проектируются с кожухами водяного охлаждения и/или каналами внутреннего охлаждения для циркуляции теплоносителя с обеспечением отвода тепловой энергии от компонентов двигателя, например, но без ограничения этим, от блока цилиндров двигателя и головок блока цилиндров. Для уменьшения трения между подвижными частями и для отведения тепла от таких компонентов, как поршни и подшипники, по двигателю циркулирует смазочное масло. Для поддержания смазывающей способности масла и для продления интервала между заменами масла смазочное масло необходимо охлаждать. В некоторых двигателях внутреннего сгорания используются турбонагнетатели для увеличения выходной мощности двигателя путем сжатия воздуха, поступающего в камеру сгорания до большей плотности. Такое сжатие приводит к нагреву воздуха горения, который затем необходимо охладить перед его поступлением в камеру сгорания для обеспечения возможности получения высокого объемного КПД двигателя и низких выбросов загрязняющих веществ, выпускаемых двигателем. Известно, что в областях, связанных с передвижными устройствами, например, но без ограничения этим, в локомотивах, для переноса тепла к трубкам ребристого радиатора используется перекачиваемая насосом охлаждающая среда, например, вода. Затем от трубок радиатора тепло передается к окружающему воздуху, часто путем принудительной конвекции, обеспечиваемой с помощью вентилятора. Это может осуществляться с помощью двухступенчатого промежуточного холодильника для кондиционирования воздуха горения, поступающего в двигатель. Первый контур теплоносителя может содержать промежуточный холодильник первой ступени, а второй контур теплоносителя может содержать промежуточный холодильник второй ступени. Эта двухступенчатая система обеспечивает уровень технического контроля для поддержания температур двигателя, смазочного масла и воздуха горения в соответствующих пределах без избыточных циклов работы вентилятора. На протяжении многих десятилетий в транспортные средства с приводом от поршневого двигателя с турбонаддувом встраивались средства для понижения температуры воздуха в коллекторе. Благодаря уменьшению температуры воздуха в коллекторе можно повысить мощность, получаемую от двигателя с заданными размерами, и/или увеличить прочность двигателя при очень высоких силовых нагрузках путем ограничения температур, которым подвергаются компоненты, например, алюминиевые поршни. В случае легковесных транспортных средств, таких как военные летательные аппараты и гоночные автомобили с приводом от поршневых двигателей, обычно существует потребность в значительном уменьшении температуры воздуха в коллекторе за короткий промежуток времени. В случае таких применений имелась возможность переноса небольшого количества воды, при необходимости впрыскиваемой в горячий впускной воздух. Вследствие высокой температуры впрыснутая вода превращается в пар, в результате чего происходит поглощение тепла и снижение температуры впускаемой смеси. Для тяжелых передвижных транспортных средств, например, но без ограничения этим, для локомотивов с приводом от дизельных двигателей с турбонаддувом, которые предназначены для генерации максимальной выходной мощности за неопределенный промежуток времени, изначально для переноса тепла от промежуточного холодильника к охлаждаемому вентилятором радиатору достаточно было использовать контуры теплоносителей на основе воды, при этом теплоноситель, поступавший из радиатора, использовался одинаковым образом как для двигателя, так и для промежуточного холодильника. Хотя двигатели внутреннего сгорания используются в локомотивах, они также используются во множестве иных областях применений, где используется первичный двигатель, например, но без ограничения этим, во внедорожных транспортных средствах, морских судах, стационарных силовых установках, сельскохозяйственных транспортных средствах и транспортных средствах для перевозки грузов. Во всем мире существует потребность в дальнейшем снижении выбросов NOx во время работы первичных двигателей. В случае стационарных силовых установок и морских судов, в которых используются дизельные двигатели, во многих случаях все еще возможно обеспечить пониженные пределы концентрации выбросов NOx с помощью водяных установок охлаждения, осуществляющих теплообмен с окружающей средой с использованием речной, озерной или морской воды, температура которой редко превышает 26,67 С (80,01F). Тем не менее, подход, применяемый для стационарных силовых установок и морских судов, в случае локомотива является нецелесообразным вследствие необходимости буксировать запас воды вместе с поездом. Для этой цели, для устранения потребности в значительном количестве теплоносителя машинистам и владельцам локомотивов и/или поездов могут быть предоставлены преимущества, получаемые вследствие наличия установки охлаждения, в которой отсутствует необходимость в промежуточном холодильнике системы охлаждения и/или в промежуточных трубопроводах. Сущность изобретения Иллюстративные варианты выполнения изобретения относятся к установке и способу охлаждения двигателя транспортного средства без использования промежуточного холодильника системы охлаждения и промежуточного трубопровода. Указанная установка содержит воздушно-масляный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения масла, которое протекает через двигатель. Для охлаждения воздуха, протекающего через двигатель, предусмотрен воздушный радиатор, дополнительно выполненный с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором для получения холодного воздуха, используемого в воздушно-масляном радиаторе. Для охлаждения теплоносителя,подаваемого для охлаждения двигателя, предусмотрен радиатор с медленным потоком теплоносителя,дополнительно выполненный с возможностью функционирования совместно с указанным воздушномасляным радиатором. В другом варианте выполнения предложена установка для охлаждения двигателя силовой установки без использования промежуточного холодильника системы охлаждения и промежуточного трубопровода. Указанная установка содержит воздушно-масляный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения масла, которое протекает через двигатель. Для обеспечения управления потоком масла через воздушно-масляный радиатор выполнен масляный отстойник двигателя, имеющий несколько отделенных областей. Указанные отделенные области выполнены с возможностью поддержания, возвращения и/или удерживания масла в соответствии с его температурой. В еще одном варианте выполнения предложен способ охлаждения масла в двигателе без использования промежуточного холодильника системы охлаждения и промежуточного трубопровода. Способ включает накапливание горячего масла, возвращающегося от двигателя, в первой области масляного отстойника двигателя. Во второй области масляного отстойника двигателя накапливают холодное масло,возвращающееся от одного или более воздушно-масляных радиаторов. Горячее масло, накопленное в первой области масляного отстойника двигателя, направляют через один или более воздушно-масляных радиаторов. Осуществляют управление дисбалансом расходов между первой и второй областями и уменьшают отсасываемый динамический поток между первой и второй областями. Краткое описание чертежей Ниже приведено более подробное описание иллюстративных вариантов выполнения изобретения,кратко описанного выше, со ссылкой на его конкретные варианты выполнения, изображенные на сопровождающих чертежах. С учетом того, что эти чертежи показывают только типичные варианты выполнения изобретения, и, следовательно, их не следует рассматривать как ограничивающие его объем, изобретение дополнительно конкретно и подробно описано и пояснено ниже с использованием сопровождающих чертежей, на которых фиг. 1 изображает иллюстративный вариант выполнения интегрированной установки охлаждения без промежуточного холодильника водяного охлаждения,фиг. 2 изображает иллюстративный вариант выполнения воздушно-масляной установки охлаждения,фиг. 3 изображает иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции воздуха коллектора,фиг. 4 изображает другой иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции воздуха коллектора,фиг. 5 изображает иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции смазочного масла,фиг. 6 изображает другой иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции смазочного масла,фиг. 7 изображает блок-схему, иллюстрирующую типичный вариант выполнения охлаждения масла в двигателе при устранении промежуточного холодильника системы охлаждения и промежуточного трубопровода,фиг. 8 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей мощности вентилятора в лошадиных силах (л.с.) от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды 100F (37,78C),фиг. 9 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей мощности вентилятора в л.с. от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды 77F (25C),фиг. 10 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воздуха коллектора от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды 100F(37,78C),фиг. 11 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воздуха коллектора от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды 77F (25C),фиг. 12 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воды в двигателе от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды 100F (37,78C),фиг. 13 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воды в двигателе от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды 77F (25C),фиг. 14 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры масла на выходе из двигателя от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды 100F (37,78C),фиг. 15 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры масла на выходе из двигателя от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды 77F(25C),фиг. 16 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры смазочного масла на входе в двигатель от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды 100F (37,78 С),фиг. 17 изображает график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры смазочного масла на входе в двигатель от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды 77F (25 С). Подробное описание изобретения На фиг. 1 изображен иллюстративный вариант выполнения интегрированной установки охлаждения без промежуточного холодильника водяного охлаждения. Как показано на чертеже, вентиляторы 11 протягивают охлаждающий воздух через три радиатора 15, 16, 17. Первый радиатор 15 является воздушным радиатором. В иллюстративном варианте выполнения он представляет собой квадратный ребристый радиатор, выполненный путем пайки медью. Примером радиатора, выполненного путем пайки медью, является радиатор, содержащий пластинчатый теплообменник, в котором пластины, или ребра, припаяны медью к трубкам. В иллюстративном варианте выполнения второй радиатор 16 представляет собой воздушно-масляный радиатор, выполненный пайкой медью. Третий радиатор 17 представляет собой радиатор с медленным потоком, в котором используется теплоноситель, такой как вода и/или антифриз. Как известно специалистам, в радиаторе с медленным потоком теплоносителя применяют способ, обеспечивающий получение более низкой температуры текучей среды для заданной скорости теплопередачи, или,другими словами, расход теплоносителя уменьшают таким образом, что он протекает через радиатор или, более конкретно, по трубкам радиатора с меньшей скоростью. В первом контуре масло выходит из масляного отстойника и протекает в масляный насос для предварительной смазки. На фиг. 2 изображен иллюстративный вариант выполнения воздушно-масляной установки охлаждения, а более конкретно, первый контур. Как показано на чертеже, выполнен воздушномасляный радиатор/холодильник 16. Воздух протягивается через указанный радиатор с помощью вентилятора (вентиляторов) 11. Масло проходит через радиатор 16 благодаря наличию воздушно-масляного коллекторного трубопровода 22. Масло, выходящее из радиатора 16, возвращается в масляный отстойник 24. Затем масло пропускается через первый насос 27 с приводом от двигателя. Этот первый насос 27 работает в паре со вторым насосом 28 с приводом от двигателя, рассмотренным более подробно ниже. Затем масло подается к переключающему клапану 30 масляного охлаждения. Этот клапан используется для обеспечения отвода масла от воздушно-масляного радиатора 16 во время нахождения локомотива в туннеле. При нахождении локомотива в туннеле масло направляется к обратному клапану 32 для предварительной смазки. Затем масло подводится к масляному фильтру 34, а после этого - к коллектору 36 двигателя и/или двигателю 38 (например, через один или более кожухов двигателя), который возвращает его в масляный отстойник 24. Отвод масла во время работы в туннеле выполняется по причине того, что температура воздуха слишком высока, так что применение воздушно-масляного радиатора 16 не обеспечивает охлаждения масла в достаточной степени. В другом контуре масло направляется из масляного отстойника 24 ко второму насосу 28 с приводом от двигателя. Второй насос 28 направляет масло к масляному холодильнику 20. Масляный холодильник 20 снабжен впуском 40, который принимает воду, используемую для охлаждения масла, и выпуском 42,который отводит указанную воду. Затем масло поступает к масляному фильтру 34, а после этого - к коллектору 36 двигателя и/или двигателю 38, который возвращает его в масляный отстойник 24. Для определения того, какую схему охлаждения следует использовать, выполнено управляющее устройство (не показано). Как дополнительно показано на фиг. 1, теплоноситель и воздух горения, поступающий из турбокомпрессора, охлаждаются с помощью первого радиатора 15. Получаемая струя воздуха горения направляется в коллектор 36 двигателя. Это обеспечивает возможность использования охлаждения с помощью теплоносителя под высоким давлением, а также охлаждения с помощью воздуха под низким давлением и воздушно-масляного охлаждения с применением встроенных теплообменных трубок и без промежуточного холодильника водяного охлаждения. Кроме того, как показано на фиг. 1, теплоноситель, протекающий в третьем радиаторе 17, выходит из него и подается с помощью насоса 21 для теплоносителя двигателя с возможностью охлаждения двигателя через охлаждающий кожух 38, а затем возвращается к третьему радиатору. Как описано в данном документе, далее теплоноситель направляется к другим компонентам двигателя для обеспечения также их охлаждения. Например, теплоноситель также подается к воздушному компрессору 19 и перетеплоносителю/маслоподогревателю/холодильнику 23, а затем возвращается в поток теплоносителя. На фиг. 3 показан иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции воздуха коллектора. В условиях холодной окружающей среды с небольшим давлением наддува (с низкой нагрузкой) коллекторный воздух может охлаждаться до температуры ниже заданной. Обычно локомотивы содержат воз-3 019697 душную камеру 61 с одним или более фильтров, например, с центробежными фильтрами 57 и мешочными фильтрами 59, для фильтрации воздуха, подаваемого в двигатель. Створки 49 переключения режима работы ("зима-лето"), которые, по существу, указывают на использование либо воздуха 55 из отсека двигателя, либо воздуха 56 из отделения радиатора, обеспечивают подвод тепла к воздушной камере 61 для предотвращения обледенения фильтров 57, 59. Теплый воздух, поступающий из отсека двигателя, проходит через воздушную камеру 61, которая изображена как совокупность центробежных фильтров 57 и мешочных фильтров 59, а затем проходит через теплоотводящий воздушный радиатор 15, который охлаждает воздух, возможно, до температуры ниже допустимой. Некоторый повторный нагрев воздуха может выполняться вследствие близости воздушно-масляного радиатора 16 или вследствие отправки некоторого количества теплого масла к указанному радиатору 16. Наиболее вероятно, что этого не будет достаточно, следовательно, для обеспечения повторного нагрева воздуха до приемлемой температуры может потребоваться коллекторный подогреватель 50. В условиях высокой нагрузки и низкой температуры окружающей среды массовый расход воздуха может быть слишком большим, что приводит к высоким давлениям в цилиндре при повышенной мощности. Для уменьшения массового расхода потока, поступающего в двигатель 38, на входе в коллектор 36 двигателя выполнен сбросный шиберный затвор 52, так что при любых окружающих условиях, кроме условий при нахождении в туннеле, поддерживается полная мощность. Выполнение сбросного шиберного затвора 52 может устранить потребность в коллекторном подогревателе 50, как дополнительно показано на фиг. 4. На фиг. 4 показан другой иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции воздуха коллектора. Теплый воздух из отсека двигателя поступает в воздушную камеру и проходит через воздушный радиатор 15, охлаждающий впускной воздух. Выбор воздуха 55 из отсека двигателя или воздуха 56 из отделения радиатора может выполняться с помощью автоматических заслонок 58. Некоторый повторный нагрев воздуха может выполняться вследствие близости радиатора 17 для горячего теплоносителя или вследствие отправки некоторого количества теплого масла к воздушно-масляному радиатору 16, как показано на фиг. 1. Если воздух, выходящий из воздушного радиатора 15, все еще имеет температуру ниже заданной,то открывается сбросный шиберный затвор 52. На холостом ходу и в режимах работы с низкими нагрузками давление в коллекторе должно быть ниже давления окружающей среды. Открытие сбросного шиберного затвора 52 приводит к всасыванию теплого воздуха 55 из мешочных фильтров 59 и его смешиванию со все еще слишком холодным воздухом коллектора, что обеспечивает некоторый уровень подогрева. Как описано выше, такая комбинация может устранить необходимость в коллекторном подогревателе 50. На фиг. 5 изображен иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции смазочного масла. Как показано на чертеже, масляный отстойник 24 имеет две отделенные области 62, 63. В первой области 62 накапливается горячее масло, возвращающееся от двигателя 38, а во второй области 63 удерживается более холодное масло, возвращающееся от воздушно-масляного радиатора 16. Любой дисбаланс расхода перекачиваемого потока управляется путем обеспечения возможности переливания высоких уровней масла через первую теплоизоляционную перегородку 65 и/или их прохождения через коммуникационные отверстия 66 для текучей среды, выполненные в указанной перегородке 65. Использование этой конфигурации обеспечивает возможность отправки наиболее горячего масла в воздушно-масляный радиатор 16 для охлаждения, что делает возможную теплопередачу для заданного размера радиатора и температуры окружающего воздуха максимальной, так как самое холодное имеющееся масло может использоваться для обеспечения смазки двигателя. Таким образом, коммуникационные отверстия 66, проходящие через перегородку насквозь, используются для выравнивания дисбаланса расходов, который может возникнуть между первой областью 62 и второй областью 63. Также может быть выполнена вторая перегородка 67, имеющая меньшую высоту, чем первая, или теплоизоляционная, перегородка 65, и выполненная для обеспечения предотвращения прокачивания более горячего масла отсасываемым динамическим потоком через коммуникационные отверстия 66 ближе к днищу масляного отстойника 24. Как дополнительно показано на чертежах, горячее масло, выходящее из двигателя 38, под действием силы тяжести и/или гравитационных сил падает в масляный отстойник 24. Масло, падающее над первой областью 62, или горячей областью, падает в нее беспрепятственно, а масло, падающее над второй областью 63, или холодной областью, падает на образующий "крышу" лист, или крышку 68, которая направляет горячее масло к первой области, или к "горячей" стороне, масляного отстойника 24. Масло с"горячей" стороны откачивается из масляного отстойника 24 и подается в радиатор 16, откуда после охлаждения возвращается к "холодной" стороне второй области 63 масляного отстойника 24. Вторая, или"холодная", область 63 масляного отстойника используется для подачи масла обратно в двигатель 38. Кроме того, выполнен уравнительный резервуар 64 для переливающегося масла. На фиг. 5 и 6 также изображен теплообменник 69, полученный путем пайки медью. Указанный теплообменник 69 представляет собой теплообменник типа "теплоноситель-масло". Во время работы двигателя 38 при задействованной воздушно-масляной установке происходит наполнение указанной установки маслом, которое поступает из масляного отстойника 24. В конечном ито-4 019697 ге уровень масла в масляном отстойнике 24 падает ниже верха теплоизоляционной перегородки 65. Объем масла в уравнительном резервуаре 64 остается на одном уровне с объемом в масляном отстойнике 24. Уравнительный резервуар 64 может быть связан либо с первой областью 62, либо со второй областью 63 масляного отстойника 24 для обеспечения возможности использования участка с максимальным понижением уровня. Это может обеспечить максимальную вместимость уравнительного резервуара 64. На фиг. 6 показан другой иллюстративный вариант выполнения контура циркуляции смазочного масла с наполненным масляным отстойником. Во время работы двигателя при незадействованной воздушно-масляной установке происходит опорожнение указанной установки как в масляный отстойник 24,так и в уравнительный резервуар 64. Вследствие этого уровень в масляном отстойнике 24 и уровень масла в уравнительном резервуаре 64 повышаются на одно и то же вертикальное расстояние, поскольку указанные отстойник и резервуар статически связаны вместе. Масло в масляном отстойнике 24 поднимается выше теплоизоляционной перегородки 65 и поровну наполняет обе области 62, 63. Это обеспечивает продолжение работы двигателя 38, но при более высоких температурах масла, поскольку на впуск масляного насоса 71 двигателя все еще поступает масло, как происходит в случае нормальной геометрии масляного отстойника/масляного насоса. Этот вариант применения также может использоваться при выключенном двигателе. На фиг. 7 изображена блок-схема, иллюстрирующая типичный вариант выполнения охлаждения масла в двигателе при устранении охлаждающего промежуточного холодильника и промежуточного трубопровода. На этапе 102 блок-схемы 100 выполняют накапливание горячего масла, возвращающегося из двигателя, в первой области масляного отстойника. Масло, возвращающееся из воздушно-масляного радиатора, благодаря пребыванию в котором оно было охлаждено или по меньшей мере имеет более низкую температуру, чем масло перед поступлением в радиатор, накапливают во второй области масляного отстойника на этапе 104. Масло, накопленное в первой области масляного отстойника, горячее масло или неохлажденное масло, направляют через воздушно-масляный радиатор на этапе 106. На этапе 108 выполняют управление дисбалансом между первой и второй областями расходов. Если между первой и второй областями возникает отсасываемый динамический поток, то на этапе 110 его уменьшают предпочтительно до состояния полного отсутствия такого потока. На фиг. 8 изображен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей мощности вентилятора в лошадиных силах (л.с.) от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды. Как показано на графике, при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения кривая 73, отображающая зависимость мощности вентилятора от мощности двигателя при температуре приблизительно 37,78 С (приблизительно 100F), смещена вниз по сравнению с кривой 74 мощности существующего вентилятора. На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей мощности вентилятора в л.с. от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды. Как следует из приведенного графика, кривая 75 для конфигурации с двумя вентиляторами может использоваться для нахождения тепловых нагрузок при температуре окружающей среды приблизительно 25 С (приблизительно 77F) путем сравнения с кривой 76 для существующей конфигурации с двумя вентиляторами. В иллюстративном варианте выполнения для дополнительных тепловых нагрузок, обусловленных рециркуляцией отработанных газов, также может использоваться третий вентилятор. На фиг. 10 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воздуха коллектора от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды. Как показано на графике, при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения кривая 77,отображающая зависимость температуры воздуха коллектора от мощности двигателя при температуре окружающей среды приблизительно 37,78 С (приблизительно 100F), смещена вниз по сравнению с кривой 78 для существующей температуры воздуха коллектора. На фиг. 11 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воздуха коллектора от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды. Как показано на графике, при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения кривая 81, отображающая зависимость температуры воздуха коллектора от мощности двигателя при температуре окружающей среды приблизительно 25 С (приблизительно 77F), смещена вниз по сравнению с кривой 82 для существующей температуры воздуха коллектора. На фиг. 12 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воды в двигателе от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды, например,приблизительно 37,78 С (приблизительно 100F). В точке 83 переключения, где происходит переключение охлаждения масла с использованием теплообменника 69, выполненного путем пайки медью, на охлаждение масла с использованием масляно-воздушного радиатора 16, скорость изменения температуры воды в двигателе повышается при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения,как показывает кривая 85, по сравнению с известной кривой 86. На фиг. 13 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры воды в двигателе от мощности двигателя в л.с. при более низкой температуре окружающей среды, например, приблизительно 25 С (приблизительно 77F). В точке 83 переключения начинается рост температу-5 019697 ры. Температура воды в двигателе может поддерживаться низкой с помощью дополнительного вентилятора для обеспечения поддержания температуры масла, выходящего из двигателя, на низком уровне в исходной конфигурации с тремя вентиляторами. Как показывает кривая 87, температура воды в двигателе превышает температуру масла, при этом на поршне/цилиндре имеет место обратный перепад температур. Так как вода горячее масла, то цилиндр сгорания расширяется, в то время как поршень сжимается. Это приводит к увеличению зазора, в результате чего снижается вероятность истирания поршня. На фиг. 14 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры масла на выходе из двигателя от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды, например, приблизительно 37,78 С (приблизительно 100F). Как показывает кривая 89, с возрастанием мощности температура сначала постепенно падает, а затем увеличивается. На фиг. 15 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры масла на выходе из двигателя от мощности двигателя в л.с. при низкой температуре окружающей среды,например, приблизительно 25 С (приблизительно 77F). Кривая 91, полученная при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения, показывает более низкую начальную температуру по сравнению с уровнем техники, которому соответствует кривая 92. При увеличении мощности температура постепенно возрастает с постоянной скоростью. При достижении определенного значения мощности,или точки 83 переключения, температура увеличивается с более высокой, но по-прежнему постоянной скоростью. На фиг. 16 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры смазочного масла на входе в двигатель от мощности двигателя в л.с. при высокой температуре окружающей среды, например, приблизительно 37,78 С (приблизительно 100F). Как показано на графике, в случае кривой 93, полученной при использовании иллюстративного варианта выполнения изобретения,при увеличении мощности двигателя имеет место более низкая температура по сравнению с уровнем техники, которому соответствует кривая 94. Несмотря на то что осуществляется воздушно-масляное охлаждение, предпочтительно выполнение дополнительного охлаждения. Дополнительное охлаждение может быть реализовано путем использования более длинных теплообменных трубок радиатора. В другом иллюстративном варианте выполнения может быть получена более высокая допустимая температура масла на выходе из двигателя. На фиг. 17 приведен график, иллюстрирующий типичное сравнение зависимостей температуры смазочного масла на входе в двигатель от мощности двигателя в л.с. при более низкой температуре окружающей среды, например, приблизительно 25 С (приблизительно 77F). Как показано на графике, в соответствии с кривой 95 температура начинает расти с более низкого значения и после достижения определенного уровня остается постоянной, в то время как мощность двигателя продолжает увеличиваться. Указанная температура ниже температуры для кривой 96, соответствующей уровню техники. В процессе работы, например, если двигатель локомотива работает на холостом ходу в условиях низкой температуры окружающей среды, может использоваться масляная установка на основе теплоносителя, поскольку теплоноситель будет подогревать масло. При переходе двигателя локомотива в режим работы с нагрузкой, при котором он испытывает воздействие умеренной температуры, масляный холодильник на основе теплоносителя больше не используется, а вместо этого используется воздушномасляный холодильник. При нахождении локомотива в туннеле мощность уменьшается и воздушномасляный холодильник выключается, и включается холодильник на основе теплоносителя. Для определения того, какой алгоритм охлаждения необходимо применять, используется алгоритм управления. Кроме того, температура теплоносителя двигателя возрастает по сравнению с температурой масла на момент выхода масла из двигателя. Это, в свою очередь, обусловливает возникновение обратной разности температур между кожухом двигателя и поршнем. Применение охлаждения с помощью теплоносителя и воздушно-масляного охлаждения обеспечивает возможность перехода к уплотнению и одновременно с этим приводит к минимизации применения воздушно-масляного охлаждения в ступенях низкой мощности, что, в свою очередь, снижает вероятность возникновения утечек во время рабочего цикла. Несмотря на то что описанные выше примеры и иллюстративные варианты выполнения относятся к локомотиву, специалистам должно быть понятно, что они также могут применяться с другими транспортными средствами или силовыми установками, например, но без ограничения этим, с морскими судами, внедорожными транспортными средствами, транспортными средствами для перевозки грузов, стационарными силовыми установками и сельскохозяйственными транспортными средствами. Кроме того,несмотря на то что описаны дизельные двигатели, предназначенные специально для локомотивов, специалистам должно быть очевидно, что варианты выполнения изобретения также могут использоваться с двигателями, отличными от дизельных, например, но без ограничения этим, с силовыми установками на природном газе, силовыми установками на биодизельном топливе и т.д. Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на его различные иллюстративные варианты выполнения, специалистам должно быть понятно, что возможно выполнение различных изменений, доработок и/или дополнений, а также замена элементов изобретения эквивалентами без отклонения от сущности и объема изобретения. Кроме того, возможно выполнение различных модификаций для обеспечения приведения конкретной ситуации или материала в соответствие с идеями данного изобретения без отклонения от его объема. Таким образом, предполагается, что изобретение не ограничено конкретным иллюстративным вариантом выполнения, описанным в качестве предпочтительного варианта реализации изобретения, а охватывает все варианты выполнения, находящиеся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, если специально не указано иное, термины первый, второй и т.д. применяются не для обозначения порядка следования или значимости, а для отличия одного элемента от другого. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для охлаждения двигателя, содержащая воздушно-масляный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения масла, которое протекает через двигатель,воздушный радиатор, выполненный с возможностью охлаждения воздуха, который протекает через двигатель, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором для получения холодного воздуха, используемого в воздушно-масляном радиаторе, и радиатор с медленным потоком теплоносителя, выполненный с возможностью охлаждения теплоносителя, подаваемого для охлаждения двигателя, и с возможностью функционирования совместно с указанным воздушно-масляным радиатором; причем указанные радиаторы выполнены таким образом, что охлаждающий воздух протягивается из воздушного радиатора через воздушно-масляный радиатор, а затем через радиатор с медленным потоком теплоносителя. 2. Установка по п.1, дополнительно содержащая масляный отстойник двигателя, сообщающийся с указанным двигателем и содержащий, по меньшей мере, первую область и вторую область для обеспечения управления потоком масла. 3. Установка по п.2, в которой указанная первая область выполнена с возможностью сбора горячего масла, возвращающегося от двигателя, а указанная вторая область выполнена с возможностью сбора холодного масла, возвращающегося от воздушно-масляного радиатора. 4. Установка по п.3, выполненная таким образом, что масло, выходящее из двигателя, выливается в масляный отстойник двигателя под действием силы тяжести, а масло, возвращающееся от воздушномасляного радиатора во вторую область, направляется в первую область. 5. Установка по п.2, дополнительно содержащая первую перегородку, расположенную между указанными первой и второй областями и имеющую по меньшей мере одно коммуникационное отверстие,проходящее через нее и предназначенное для выравнивания дисбаланса расходов между первой и второй областями. 6. Установка по п.2, дополнительно содержащая уравнительный резервуар, выполненный с возможностью сбора масла, переливающегося из масляного отстойника двигателя.
МПК / Метки
МПК: F01M 11/00, F01P 11/08, F01P 3/18, F01P 1/06
Метки: двигателя, установка, охлаждения
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-19697-ustanovka-dlya-ohlazhdeniya-dvigatelya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Установка для охлаждения двигателя</a>
Предыдущий патент: Гипоаллергенные варианты главного аллергена из пыльцы betula verrucosa
Следующий патент: Способ борьбы с сорняками и гербицидная композиция
Случайный патент: Лиганды crth2 рецептора и их применение