Система охлаждения двигателя
Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к системе охлаждения автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Цель - уменьшение инерционности системы охлаждения автомобильного двигателя, повышение его надежности, экономичности и экологической эффективности. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеет связанные между собой патрубками «рубашку охлаждения» двигателя, насос охлаждающей жидкости, радиатор охлаждения, радиатор отопителя салона, термостат, регулирующий расход охлаждающей жидкости термосиловым датчиком, воздействующим на основной и дополнительный клапаны. В системе применены два электромагнитных клапана оптимально управляемые в зависимости от температуры охлаждающей жидкости электронным блоком управления, причем перед запуском двигателя один из них является нормально закрытым и соединяет «рубашку охлаждения» двигателя через внутреннюю полость термостата с подводящим патрубком радиатора, а второй - нормально открытым и установлен в отводящем патрубке радиатора.
Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к системе охлаждения автомобильного двигателя внутреннего сгорания.
Известны системы охлаждения автомобильных двигателей ВАЗ с термостатами типа ТС 103-1306010 и 2109-1306010 (см. инструкцию по монтажу, пуску, регулированию и обкатке ТКСИ.423117.041 ИМ, ЗАО «ОРЛЭКС», г.Орел), имеющие два контура системы охлаждения для циркуляции охлаждающей жидкости, основными элементами которых являются: двигатель с «рубашкой охлаждения», «водяной» насос охлаждающей жидкости, радиатор охлаждения, радиатор отопителя, термостат, снабженный термосиловым датчиком, кинематически связанным с основным и дополнительным перепускным клапанами. В момент запуска автомобильного двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 82°С, основной клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость циркулирует по малому контуру системы охлаждения - из двигателя, минуя радиатор охлаждения, через дополнительный перепускной клапан термостата, «водяной» насос в «рубашку охлаждения» двигателя. При повышении температуры охлаждающей жидкости выше 82°С твердый наполнитель термосилового датчика термостата плавится, расширяется и воздействует на шток и связанный с ним основной и дополнительный клапаны термостата. В результате этого основной клапан термостата открывается, направляя поток нагретой охлаждающей жидкости по большому контуру системы охлаждения - из двигателя через радиатор охлаждения, термостат и «водяной» насос в «рубашку охлаждения» двигателя, а дополнительный клапан термостата закрывается, перекрывая поток охлаждающей жидкости по малому кругу.
Известна система охлаждения двигателя по патенту РФ на изобретение №2183753 (приоритет от 19.07.2000 г.), отличительной особенностью которой является то, что дополнительный перепускной клапан термостата для увеличения гидравлического сопротивления выполнен в виде конуса со стороны термосилового датчика переходящего с противоположной стороны в цилиндр с возможностью его перемещения. В нижней части дополнительного клапана имеется дроссельное отверстие, обеспечивающее нужную величину гидравлического сопротивления и направляя основной поток охлаждающей жидкости по малому контуру системы охлаждения в радиатор отопителя, а не по параллельному большому контуру.
Одними из наиболее близких технических решений к предлагаемой системе охлаждения двигателя являются системы охлаждения двигателей по патенту GB №2312739 А, (приоритет от 30.01.1997 г.) и патенту РФ на изобретение №2165028 (приоритет от 14.12.1999 г.).
Система охлаждения для двигателя внутреннего сгорания по патенту GB №2312739 А содержит термостат, имеющий главный и вспомогательный клапаны, которые приводятся в действие термосиловым датчиком, заполненным термореактивным твердым наполнителем (например, термовоском) и снабженным электрическим резистором в качестве нагревательного элемента. Резистор установлен внутри кожуха термосилового датчика в непосредственной близости от его штока. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения термореактивный наполнитель датчика меняет свой объем и через шток изменяет положение клапанов, направляя и регулируя поток охлаждающей жидкости по малому контуру системы охлаждения или большому - через радиатор. Нагревательный элемент при необходимости ускоряет процесс объемного расширения термореактивного наполнителя и смещает температуры начала открытия основного клапана.
Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания по патенту РФ на изобретение №2165028 содержит корпус с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя и отвода на перепуск и холодильник, два клапана, закрепленные на штоке, установленном в полости датчика температуры с термореактивным твердым наполнителем. На внешней поверхности датчика закреплен термоэлектрический охладитель-нагреватель (термоэлектрический модуль). Горячие (холодные) спаи термоэлектрического модуля за счет теплообмена подогревают твердый наполнитель датчика температуры, а холодные (горячие) спаи охлаждаются (нагреваются) в охлаждающей жидкости, то есть в единой окружающей среде. Кроме того, в корпусе устройства дополнительно установлен электрический датчик температуры.
Недостатком рассмотренных систем охлаждения автомобильных двигателей является: низкая надежность, обусловленная возможностью перегрева двигателя в случае неисправности термостата; высокая инерционность системы охлаждения двигателя за счет применения термосилового датчика с твердым наполнителем, что не позволяет поддерживать оптимальные режимы работы двигателя, а следовательно, снижает его экономический и экологический эффекты (повышенный расход топлива и значительный выброс в атмосферу вредных отработанных газов СО и НС); большие массогабаритные характеристики термосилового датчика и термостата в целом из-за расположения нагревательного элемента внутри кожуха термосилового датчика или закрепления термоэлектрического модуля на его внешней поверхности; тепловое "короткое" замыкание между горячими и холодными спаями термоэлектрического модуля через охлаждающую жидкость.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение инерционности системы охлаждения автомобильного двигателя, повышение его надежности, экономичности и экологической эффективности.
Технический результат достигается за счет того, что в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания применены два электромагнитных клапана, электрически связанных с блоком управления. При этом один клапан является нормально закрытым и соединяет «рубашку охлаждения» двигателя через внутреннюю полость термостата с подводящим патрубком радиатора, а второй клапан является нормально открытым и установлен на отводящем патрубке радиатора.
На чертеже изображена схема системы охлаждения двигателя.
Система охлаждения двигателя состоит из «рубашки охлаждения» двигателя 1, «водяного» насоса 2, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя, радиатора охлаждения жидкости 3, термостата 4 с термосиловым датчиком 5, кинематически связанным с основным 6 и дополнительным 7 клапанами, радиатора отопителя салона 8, расширительного бачка 9, корпуса с дроссельной заслонкой 10, электромагнитных клапанов 11 и 12, электронного блока управления (ЭБУ), контролирующего работу системы охлаждения при помощи датчиков температуры - охлаждающей жидкости Д т, нагрузки Дн и скорости Д с.
Система охлаждения двигателя работает следующим образом.
В момент запуска холодного двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 85°С, основной клапан 6 термостата 4 закрыт, дополнительный клапан 7 термостата 4 открыт, электромагнитный клапан 11, соединяющий «рубашку охлаждения» двигателя через внутреннюю полость термостата 4 с подводящим патрубком радиатора, закрыт, а электромагнитный клапан 12, установленный на отводящем патрубке радиатора, открыт. Таким образом, поток охлаждающей жидкости, поступая из двигателя 1 в термостат 4, распределяется по трем направлениям. Основной поток охлаждающей жидкости через открытый дополнительный клапан 7 термостата 4 поступает к «водяному» насосу 2, обеспечивающему бесперебойную циркуляцию охлаждающей жидкости по малому контуру системы охлаждения, обеспечивая быстрый прогрев двигателя. Остальные потоки охлаждающей жидкости распределяются для подогрева горючей смеси охлаждающей жидкости в корпусе с дроссельной заслонкой 10 и в радиатор отопителя салона автомобиля 8.
По мере прогрева двигателя, с ростом температуры охлаждающей жидкости выше 85°С, термосиловой датчик 5 термостата 4 начинает перемещение в направлении закрытия дополнительного клапана 7 и открытия основного клапана 6, перераспределяя основной поток охлаждающей жидкости с малого контура системы охлаждения на большой -
через радиатор охлаждения 3 и открытый электромагнитный клапан 12 к «водяному» насосу.
В пределах температур от 85 до 102°С охлаждающая жидкость циркулирует как по большому контуру системы охлаждения, так и по малому. Основной клапан 6 и дополнительный клапан 7 термостата 4 находятся в промежуточных положениях.
При форсированном движении (быстром разгоне) автомобиля или на труднопроходимом участке пути нагрузка на двигатель значительно возрастает, вызывая резкое повышение температуры охлаждающей жидкости. В этом случае дополнительный клапан 7 термостата 4 полностью закрыт. Циркуляция охлаждающей жидкости происходит только по большому контуру системы охлаждения. Сигналы с датчиков температуры Дт, нагрузки Д н, скорости Дс поступают на электронный блок управления (ЭБУ) системой охлаждения двигателя, в котором формируется заданный оптимальный алгоритм управления температурой охлаждающей жидкости и ЭБУ выдает команду на открытие электромагнитного клапана 11. Дополнительный поток охлаждающей жидкости из «рубашки охлаждения» двигателя 1, проходя через внутреннюю полость термостата 4 и электромагнитный клапан 11, поступает в радиатор охлаждения 3 для дополнительного снижения температуры охлаждающей жидкости, исключая таким образом перегрев двигателя, что повышает его надежность.
Кроме того, наличие электромагнитного клапана 11 в линии, соединяющей «рубашку охлаждения» двигателя 1 с подводящим патрубком радиатора охлаждения 3, позволяет исключить перегрев двигателя при аварийной ситуации (отказ термостата), что так же значительно повышает надежность системы охлаждения двигателя.
При резком снижении нагрузки на двигатель (переход с форсированного режима на оптимальный режим работы двигателя) термосиловой датчик 5 термостата 4 вследствие большой инерционности не успевает переключить циркулирующий поток охлаждающей жидкости с большого контура системы охлаждения - на малый. В этом случае электронный блок управления (ЭБУ) формирует команду на закрытие электромагнитных клапанов 11 и 12, направляя поток охлаждающей жидкости от радиатора охлаждения 3 через расширительный бачок 9 к «водяному» насосу 2, что обеспечивает защиту двигателя от быстрого охлаждения, вызывающего деформацию деталей и узлов двигателя, и обеспечивает полное сгорание горючей смеси в камерах сгорания двигателя, повышая экономичность его работы и снижая выброс токсичных отработанных газов в окружающею среду.
Предлагаемая система охлаждения двигателя отличается высокой надежностью и малой инерционностью, что повышает ее энергоэкономические и экологические показатели.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая связанные между собой патрубками «рубашку охлаждения» двигателя, насос охлаждающей жидкости, радиатор охлаждения, радиатор отопителя салона, термостат, регулирующий расход охлаждающей жидкости термосиловым датчиком, воздействующим на основной и дополнительный клапаны, отличающаяся тем, что в системе применены два электромагнитных клапана оптимально управляемые в зависимости от температуры охлаждающей жидкости электронным блоком управления, причем перед запуском двигателя один из них является нормально закрытым и соединяет «рубашку охлаждения» двигателя через внутреннюю полость термостата с подводящим патрубком радиатора, а второй - нормально открытым и установлен в отводящем патрубке радиатора.
