УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F01P7/14 F01P3/20 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к автоматическому регулированию температуры жидкости в системах охлаждения ДВС, и может быть использовано транспортными средствами.

Известно “Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС с турбокомпрессором, имеющим газовыхлопной патрубок” [1]. Устройство содержит трехходовой кран, электрический исполнительный механизм, блок сравнения, релейный блок. Данное устройство имеет следующие недостатки.

Трехходовой кран имеет патрубки на перепуск и холодильник. Для увеличения температуры охлаждающей жидкости на частичных нагрузках двигателя используются теплообменники - подогреватели, в данном устройстве распределение потока охлаждающей жидкости на подогреватель не предусмотрено.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для терморегуляторов в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания [2]. Устройство состоит из двух терморегуляторов: электрического и механического. Электрический терморегулятор содержит регулирующий орган, выполненный в виде трехходового крана с патрубками: приема охлаждающей жидкости из двигателя, подачи жидкости на теплообменник (подогреватель) и подачи охлаждающей жидкости на механический терморегулятор. Механический терморегулятор содержит регулирующий орган, выполненный в виде трехходового крана, работающего с использованием легкокипящей жидкости, и патрубки: приема охлаждающей жидкости из электрического терморегулятора, подачи жидкости на перепуск и подачи охлаждающей жидкости на теплообменник (холодильник).

Недостатками данного устройства терморегуляторов являются:

1. Повышенная металлоемкость устройства из-за использования двух терморегуляторов.

2. Теплообменник (подогреватель) работает от утилизационного котла и может быть использован на судах, однако его применение на других транспортных средствах, например на автомобилях, трудновыполнимо, т.к. увеличиваются размеры системы охлаждения-подогрева.

3. Устройство работает только при изменении температуры, при этом не предусмотрено регулирование при изменении текущего значения нагрузки. Устройство не позволяет работать в режиме “программируемое регулирование”.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства для регулирования рабочей температуры, обладающего возможностью распределения охлаждающей жидкости регулирующим органом на подогреватель, перепуск и холодильник, работы в режиме “программируемый терморегулятор” при переменных нагрузках двигателя.

Техническим результатом при этом является упрощение конструкции регулирующих органов путем использования одного четырехходового регулирующего органа, уменьшение времени прогрева двигателя до его рабочей температуры, возможность выбора рабочей температуры системы охлаждения и поддержание заданного рабочего температурного режима при переменных нагрузках работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем трехходовой регулирующий орган с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя, отвода на перепуск и на холодильник, датчик температуры, электрический исполнительный механизм, блок управления, регулирующий орган содержит распределительную емкость охлаждающей жидкости, имеющей вращающийся клапан, связанный с электрическим исполнительным механизмом, а через отверстия с патрубками отвода охлаждающей жидкости на перепуск, холодильник и дополнительный патрубок, выход которого подключен к подогревателю. Кроме того, устройство дополнительно может содержать датчик нагрузки, установленный на двигателе, связанный с программируемым блоком управления, который содержит задатчик, соединенный с блоком сравнения, вход которого подключен к датчикам температуры и нагрузки, выход - к электрическому исполнительному механизму регулирующего органа.

На приведенных чертежах (фиг.1, 2, 3) представлено устройство для регулирования рабочей температуры системы охлаждения ДВС. Устройство содержит регулирующий орган 1, электрический исполнительный механизм 2, корпус регулирующего органа 3 с патрубками 4, 6, 7. Кроме того, регулирующий орган 3 содержит дополнительно патрубок 5, благодаря чему он становится четырехходовым. Устройство также содержит механическую связь - вал 8, вращающийся клапан 9, крышку 10, сальник-уплотнитель 11, подогреватель 12, холодильник 13, датчик температуры 14, датчик нагрузки 15, задатчик 16, блок сравнения 17, блок управления 18. В корпусе регулирующего органа 3 содержится распределительная емкость “И” для охлаждающей жидкости, вращающийся клапан 9, который связан с помощью механической связи вала 8 с электрическим исполнительным механизмом 2. К крышке 10 корпуса 3 установлены патрубки: 4 - для подвода жидкости из двигателя; 5 - для отвода на подогреватель 12; 6 - для отвода на перепуск; 7 - для отвода на холодильник 13. Вращающийся клапан 9 установлен на валу 8 и имеет три отверстия А, В, Д, выполненные на одном диаметре с патрубками 5, 6, 7, имеющие отверстия Б, Г, Е. При изменении нагрузки регулирующий орган 1 позволяет распределять охлаждающую жидкость из емкости “И” с помощью вращающего клапана с отверстиями А, В, Д по патрубкам 5, 6, 7. При этом регулирующий орган занимает следующие положения (см. фиг.3, разрез Ж-Ж).

1. Отверстие А клапана 9 и отверстие Б патрубка 5 совпадают, отверстия В, Г и Д, Е не совпадают, т.е. открыт патрубок 5, закрыты патрубки 6, 7. Поток охлаждающей жидкости из емкости “И” направляется по патрубку 5 на подогреватель 12.

2. Отверстия А, Б и В, Г совпадают частично, отверстия Д, Е не совпадают, т.е. частично открыты патрубки 5, 6, закрыт патрубок 7. При этом часть потока охлаждающей жидкости по патрубку 5 поступает на подогреватель 12, другая часть - по патрубку 6 на перепуск. Величина степени открытия патрубков зависит от величины нагрузки и задатчика 16.

3. Отверстия В, Г совпадают, отверстия А, Б и Д, Е не совпадают, т.е. патрубки 5, 7 закрыты, патрубок 6 открыт. Весь поток охлаждающей жидкости по патрубку 6 идет на перепуск.

4. Отверстия В, Г и Д, Е частично совпадают, отверстия А, Б не совпадают, т.е. частично открыты патрубки 6, 7, закрыт патрубок 5. Часть потока охлаждающей жидкости идет по патрубку 6 на перепуск, другая часть - по патрубку 7 на холодильник 13.

5. Отверстия Д, Е совпадают, отверстия А, Б и В, Г не совпадают, т.е. открыт патрубок 7, закрыты патрубки 5, 6. Весь поток охлаждающей жидкости по патрубку 7 идет на холодильник 13.

При снижении нагрузки открытие и закрытие патрубков 5, 6, 7 происходит в обратном порядке.

При работе двигателя в регулирующем органе 1 происходит распределение потока охлаждающей жидкости из емкости “И” по патрубкам 5, 6, 7 по заданной программе. Блок управления 18 тоже начинает работать. При этом задатчик 16 имеет заданную программу поддержания рабочей температуры охлаждающей жидкости при переменных нагрузках, например 96°С при частичных нагрузках и 80°С на номинальных нагрузках, т.е. предусмотрен режим “программируемое регулирование” при переменных нагрузках двигателя.

Устройство для регулирования рабочей температуры системы охлаждения ДВС работает следующим образом. После запуска двигателя начинает работать данное устройство. Сигналы от датчиков температуры 14 и нагрузки 15 - через задатчик 16 поступают в блок сравнения 17, где формируется управляющий сигнал. Этот сигнал через блок управления 18 выдается на электрический механизм 2, который приводит в работу регулирующий орган 1 и открывается патрубок 5, при этом весь поток охлаждающей жидкости направляется в подогреватель 12, где происходит быстрый прогрев охлаждающей жидкости. Если двигатель продолжает работать, на частичных нагрузках рабочая температура охлаждающей жидкости поддерживается, например, 96°С. При увеличении нагрузки в блоке управления 18 формируются импульсные управляющие сигналы и выдаются на исполнительный электрический механизм 2. Под действием исполнительного электрического механизма 2 происходит частичное закрытие патрубка 5 и открытие патрубка 6. При этом часть потока охлаждающей жидкости направляется по патрубку на перепуск, часть - продолжает проходить по патрубку 5 на подогреватель 12. При дальнейшем увеличении нагрузки регулирующий орган 1 закроет патрубок 5, затем откроется патрубок 7 на холодильник 14. В этом случае часть потока охлаждающей жидкости идет по патрубку 6 на перепуск, а другая часть по патрубку 7 - на холодильник 13 и ее температура доводится, например, до 80°С.

Из описания следует, что датчик нагрузки 15 с задатчиком 16 и с блоком сравнения 17 на основании измерения возмущения воздействует на данное устройство с тем, чтобы не допустить отклонения регулируемой температуры от заданного значения. Сигнал регулирования, формирующийся на выходе блока сравнения 17, зависит от отклонений как регулируемой температуры охлаждающей жидкости, так и текущего изменения нагрузки. Устройство позволяет использовать режим “программируемое регулирование”.

Таким образом, регулирующий орган 1 позволяет заменить регулирующие органы прототипа [2] одним многофункциональным регулирующим органом с тремя термоуправляемыми клапанами и в зависимости от нагрузки двигателя выполнить своевременное распределение потока охлаждающей жидкости на подогреватель, перепуск и на холодильник. Подогреватель, например, с использованием отработавших газов позволяет его использовать на всех транспортных средствах, в том числе на автомобилях, и выполнить быстрый прогрев двигателя после его запуска, особенно при пониженной температуре окружающей среды. Устройство для регулирования рабочей температуры в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания позволяет улучшить технико-экономические и экологические показатели работы двигателя.

Источники информации

1. Патент 2031216 Россия, МКИ F 01 Р 7/14. Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС с турбокомпрессором, имеющим газовыхлопной патрубок / В.Н.Тимофеев, Е.А.Киселев, Е.В.Кротов и др.(Россия); Опубл. в БИ №8 от 20.03.95.

2. Патент 2165027 Россия, МКИ F 01 Р 3/20. Система охлаждения - подогрева двигателя внутреннего сгорания / В.Н.Тимофеев (Россия); Опубл. в БИ №10 от 10.04.01.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к автоматическому регулированию температуры жидкости в системах охлаждения ДВС, и может быть использовано транспортными средствами. В устройстве, содержащем трехходовой регулирующий орган с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя, отвода на перепуск и на холодильник, датчик температуры, электрический исполнительный механизм, блок управления, регулирующий орган содержит распределительную емкость охлаждающей жидкости, имеющий вращающийся клапан, связанный с электрическим исполнительным механизмом, а через отверстия - с патрубками отвода охлаждающей жидкости на перепуск, холодильник и дополнительный патрубок, выход которого подключен к подогревателю. Устройство также содержит датчик нагрузки, установленный на двигателе, связанный с программируемым блоком управления, содержащим задатчик и блок сравнения, вход которого подключен к датчикам температуры и нагрузки, выход - к электрическому исполнительному механизму регулирующего органа. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции регулирующих органов, уменьшение времени прогрева двигателя до его рабочей температуры, возможность выбора рабочей температуры системы охлаждения и поддержание заданного рабочего температурного режима при переменных нагрузках работы двигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для регулирования рабочей температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, содержащее трехходовой регулирующий орган с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя, отвода на перепуск и на холодильник, датчик температуры, электрический исполнительный механизм, блок управления, отличающееся тем, что упомянутый регулирующий орган содержит распределительную емкость охлаждающей жидкости, имеющей вращающийся клапан, связанный с электрическим исполнительным механизмом, а через отверстия - с патрубками отвода охлаждающей жидкости на перепуск, холодильник и дополнительный патрубок, выход которого подключен к подогревателю.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик нагрузки, установленный на двигателе, связанный с блоком управления, упомянутый блок управления выполнен программируемым и содержит задатчик и блок сравнения, вход которого подключен к датчикам температуры и нагрузки, выход - к электрическому исполнительному механизму регулирующего органа.