СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКУЮ СИСТЕМУ ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F01P7/16 

Область и уровень техники

Настоящее изобретение относится к системе охлаждения согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, для охлаждения двигателя внутреннего сгорания в транспортном средстве. Изобретение также относится к транспортному средству, снабженному такой системой охлаждения.

Температурно-зависимый активирующий элемент с восковым рабочим телом часто используется для регулирования температуры охлаждающей текучей среды в системе охлаждения, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания транспортного средства. Устройство термостата проводит, в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, охлаждающую текучую среду, текущую из двигателя внутреннего сгорания, к радиатору охлаждающей текучей среды для охлаждения перед тем, как охлаждающая текучая среда возвращается к двигателю внутреннего сгорания, или напрямую обратно к двигателю внутреннего сгорания без прохождения через радиатор охлаждающей текучей среды. Устройство термостата вызывает падение давления в охлаждающей текучей среде, которая проходит через устройство термостата. В охлаждающем контуре, в котором устройство термостата расположено выше по потоку от радиатора охлаждающей текучей среды, радиатор охлаждающей текучей среды подвергается более низкой нагрузке от воздействия давления от охлаждающей текучей среды, текущей через радиатор охлаждающей текучей среды, по сравнению с соответствующим охлаждающим контуром, в котором устройство термостата расположено ниже по потоку от радиатора охлаждающей текучей среды, что в свою очередь предъявляет более низкие требования в отношении производительности радиатора охлаждающей текучей среды. Во многих транспортных средствах устройство термостата, следовательно, включается в охлаждающий контур системы охлаждения между выпускным отверстием для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания и впускным отверстием для охлаждающей текучей среды радиатора охлаждающей текучей среды. Было показано, что предпочтительным является управление устройством термостата в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая вводится в двигатель внутреннего сгорания, вместо управления устройством термостата в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая покидает двигатель внутреннего сгорания. Для обеспечения такого управления без необходимости изменения расположения устройства термостата в охлаждающем контуре, устройства термостата разработаны так, что они выполнены с возможностью приема управляющего потока охлаждающей текучей среды из трубопровода контура управления, который отводит часть охлаждающей текучей среды, которая течет в направлении впускного отверстия для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания. Системы охлаждения, снабженные устройствами термостата последнего типа, уже известны из заявки на патент EP 2037097 A2 и заявки на патент EP 2366878 A2.

Охлаждающая текучая среда, текущая через радиатор охлаждающей текучей среды, охлаждается посредством воздуха, который обдувает радиатор охлаждающей текучей среды воздушным потоком, когда транспортное средство находится в движении. В связи с необходимостью более сильного охлаждающего действия, например, в связи с большой нагрузкой на двигатель и высокими температурами окружающего воздуха, может приводиться в действие вентилятор для генерации более мощного потока воздуха через радиатор охлаждающей текучей среды. Электропитание вентилятора влечет за собой увеличенный расход топлива и, в отношении экономии топлива, следовательно, необходимо обеспечить достижение, в максимально возможной степени, требуемого охлаждающего действия в радиаторе охлаждающей текучей среды без помощи вентилятора.

Температурно-зависимый активирующий элемент в общепринятом устройстве термостата выполнен с возможностью влияния на открывание устройства термостата, когда восковое рабочее тело нагревается до некоторой температуры, так называемой температуры открывания. При температурах охлаждающей текучей среды ниже температуры открывания, устройство термостата остается в своем закрытом положении и проводит всю эту охлаждающую текучую среду напрямую обратно к двигателю внутреннего сгорания без ее прохождения через радиатор охлаждающей текучей среды. При температурах охлаждающей текучей среды, немного более высоких, чем эта температура открывания, устройство термостата находится в частично открытом состоянии и проводит часть охлаждающей текучей среды к радиатору охлаждающей текучей среды, а часть охлаждающей текучей среды напрямую обратно к двигателю внутреннего сгорания без ее прохождения через радиатор охлаждающей текучей среды. При более высоких температурах охлаждающей текучей среды, устройство термостата находится в полностью открытом состоянии и проводит всю охлаждающую текучую среду к радиатору охлаждающей текучей среды.

Необходимо держать температуру двигателя внутреннего сгорания в пределах заданного температурного диапазона, в пределах которого эта температура является достаточно низкой, чтобы избежать повреждения вследствие перегрева, и достаточно высокой, чтобы достичь хорошей экономии топлива. Смазочное масло в двигателе внутреннего сгорания приобретает высокую вязкость при низких температурах, которая вызывает увеличенное трение в двигателе внутреннего сгорания и, таким образом, увеличенный расход топлива. Высокая температура открывания для устройства термостата является, следовательно, предпочтительной с точки зрения. Однако одним недостатком повышенной температуры открывания является то, что она влечет за собой то, что вентилятор системы охлаждения требует более частого приведения в действие для того, чтобы радиатор охлаждающей текучей среды был способен оказать требуемое охлаждающее действие во время более серьезных увеличений нагрузки на двигатель. Более значительный тепловой буфер доступен при относительно низких температурах открывания, так как устройство термостата откроется тогда на относительно ранней стадии, в результате чего радиатору охлаждающей текучей среды даются лучшие возможности в отношении обеспечения требуемого охлаждающего действия во время увеличений нагрузки на двигатель без необходимости приведения в действие вентилятора. В общепринятом устройстве термостата выбор температуры открывания будет являться компромиссом между и двумя конфликтующими соответствующими преимуществами высокой и низкой температуры открывания, в результате чего в некоторых рабочих ситуациях, включающих в себя низкую нагрузку на двигатель и/или низкую температуру окружающего воздуха, двигатель внутреннего сгорания будет охлаждаться до чрезмерно низкой температуры, что приводит к чрезмерно высокому расходу топлива.

Во избежание упомянутой проблемы и обеспечения улучшенного регулирования температуры охлаждающей текучей среды в двигателе внутреннего сгорания, были разработаны решения, в которых устройство термостата системы охлаждения сконструировано с относительно высокой температурой открывания, и в котором восковое рабочее тело устройства термостата является, при необходимости, например, в связи с внезапно увеличившейся нагрузкой на двигатель, нагреваемым посредством электрического нагревающего средства, для обеспечения более раннего открывания устройства термостата, до того, как эта охлаждающая текучая среда получит время для нагрева до температуры, которая соответствует температуре открывания устройства термостата. Электрическое нагревающее средство в нем управляется посредством электронного управляющего блока, в зависимости от измеренных операционных переменных. Устройства термостата такого типа описаны, например, в заявке на патент США № 2009/0301408 A1 и в публикации DE 3018682 A1.

Задача изобретения

Задачей изобретения является создание системы охлаждения описанного во вступлении типа, с новой и выгодной конструкцией.

Сущность изобретения

Согласно изобретению указанная задача решается посредством системы охлаждения, имеющей признаки, указанные в п. 1 формулы изобретения.

Так, система охлаждения согласно изобретению содержит:

охлаждающий контур для охлаждения двигателя внутреннего сгорания в транспортном средстве посредством охлаждающей текучей среды, текущей в охлаждающем контуре,

насос охлаждающей текучей среды для циркуляции охлаждающей текучей среды в охлаждающем контуре,

радиатор охлаждающей текучей среды, включенный в охлаждающий контур для охлаждения охлаждающей текучей среды, причем радиатор охлаждающей текучей среды содержит впускное отверстие для охлаждающей текучей среды, которое соединяется с выпускным отверстием для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания через первый трубопровод охлаждающего контура, и выпускное отверстие, которое соединяется с впускным отверстием для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания через второй трубопровод для охлаждающей текучей среды, при этом первый трубопровод соединяется со вторым трубопроводом через третий трубопровод охлаждающего контура, причем третий трубопровод соединяется с вторым трубопроводом в первой точке во втором трубопроводе и выполнен с возможностью обеспечения возврата охлаждающей текучей среды в двигатель внутреннего сгорания без прохождения через радиатор охлаждающей текучей среды,

устройство термостата, включенное в первый трубопровод, причем устройство термостата выполнено с возможностью регулирования потока охлаждающей текучей среды к радиатору охлаждающей текучей среды и к указанному третьему трубопроводу в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая проводится в устройство термостата из трубопровода контура управления, включенного в охлаждающий контур, причем трубопровод контура управления соединяется у своего переднего по ходу конца к указанному второму трубопроводу у второй точки, расположенной между указанной первой точкой и впускным отверстием для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания, и

теплообменник, который включен в трубопровод контура управления выше по потоку от устройства термостата, при этом теплообменник выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод контура управления, и любой из следующих сред:

А) охлаждающей текучей средой, текущей через проводящий участок второго трубопровода, который расположен выше по потоку от первой точки, или

В) наддувочным воздухом, текущим через воздухозаборник к двигателю внутреннего сгорания ниже по потоку от компрессора, расположенного в трубопроводе воздухозаборника, или

С) выхлопными газами, текущими через трубопровод выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания, или

D) окружающим воздухом, который прошел через радиатор охлаждающей текучей среды.

Решение согласно изобретению обеспечивает возможность, посредством теплообмена с любой из вышеуказанных сред A-D, достижения полезного действия на эту температуру охлаждающей текучей среды в трубопроводе контура управления в рабочей ситуации, включающей в себя низкую нагрузку на двигатель и/или низкую окружающую температуру таким образом, что эта степень открывания устройства термостата будет меньше, чем была бы в случае без такого теплообмена, так как у устройства термостата может, посредством такого теплообмена, создаться впечатление, что эта охлаждающая текучая среда, проводимая в двигатель внутреннего сгорания, является более холодной, чем она есть в действительности. Эта уменьшенная степень открывания устройства термостата приводит к немного увеличенной температуре охлаждающей текучей среды, которая проводится в двигатель внутреннего сгорания, что в свою очередь обеспечивает немного более горячий двигатель внутреннего сгорания и, таким образом, уменьшает расход топлива. Температура указанных сред A-D увеличивается при увеличении нагрузки на двигатель и увеличении температуры окружающего воздуха, что в свою очередь означает, что становится возможным, в рабочей ситуации, включающей в себя высокую нагрузку на двигатель и/или высокую окружающую температуру, и, таким образом, больших требований к охлаждению, предотвращение создания теплообменом у устройства термостата впечатления, что эта охлаждающая текучая среда, проходящая в двигатель внутреннего сгорания, является более холодной, чем она есть в действительности. Необходимость приведения в действие вентилятора системы охлаждения в рабочих ситуациях, включающих в себя увеличенные требования для охлаждающего действия, может оставаться на низком уровне. Решение согласно изобретению функционирует полностью автоматически и не требует никакого электрического греющего средства или какой-либо управляющей электроники для обеспечения достижения необходимой адаптации температуры охлаждающей текучей среды. Решение согласно данному изобретению является, таким образом, в частности, простым и надежным и может также быть реализовано при низких затратах.

Другие предпочтительные признаки системы охлаждения согласно данному изобретению представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании, которое представлено ниже.

Данное изобретение также относится к транспортному средству, имеющему признаки, определенные в п. 9 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет описано более подробно далее с помощью вариантов его осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичная диаграмма системы охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 - схематичная диаграмма системы охлаждения согласно второму варианту осуществления изобретения;

Фиг. 3 - схематичная диаграмма системы охлаждения согласно третьему варианту осуществления изобретения;

Фиг. 4 - схематичная диаграмма системы охлаждения согласно четвертому варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 5 - сечение устройства термостата, которое является подходящим для включения в систему охлаждения с фиг. 1-4.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Фиг. 1-4 иллюстрируют систему 1 охлаждения согласно четырем различным вариантам осуществления изобретения. Соответствующая система 1 охлаждения содержит охлаждающий контур 2 для охлаждения двигателя 3 внутреннего сгорания в транспортном средстве 4 посредством охлаждающей текучей среды, текущей в охлаждающем контуре, предпочтительно в форме воды с необязательными понижающими точку замерзания добавками, такими как, например, гликоль. Насос 5 охлаждающей текучей среды включен в охлаждающий контур 2 для циркуляции охлаждающей текучей среды в охлаждающем контуре. Дополнительно, радиатор 6 охлаждающей текучей среды включен в охлаждающий контур 2 для охлаждения охлаждающей текучей среды. Радиатор 6 охлаждающей текучей среды содержит впускное отверстие 7а для охлаждающей текучей среды, которое соединяется к выпускному отверстию 8b для охлаждающей текучей среды двигателя 3 внутреннего сгорания через первый трубопровод 9 охлаждающей текучей среды, и выпускное отверстие 7b для охлаждающей текучей среды, которое соединяется с впускным отверстием 8а для охлаждающей текучей среды двигателя 3 внутреннего сгорания через второй трубопровод 10 охлаждающего контура. Первый трубопровод 9 соединяется со вторым трубопроводом 10 через третий трубопровод 11 охлаждающего контура. Третий трубопровод 11 соединяется со вторым трубопроводом 10 в первой точке Р1 и выполнен с возможностью обеспечения возможности возврата охлаждающей текучей среды от выпускного отверстия 8b для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания к впускному отверстию 8а для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания без проведения охлаждающей текучей среды через указанный радиатор 6 охлаждающей текучей среды. Третий трубопровод 11, таким образом, образует обводной трубопровод, через который охлаждающая текучая среда, циркулирующая в охлаждающем контуре 2, может обойти радиатор 6 охлаждающей текучей среды, во время ее прохождения между выпускным отверстием 8b для охлаждающей текучей среды и впускным отверстием 8а для охлаждающей текучей среды двигателя 3 внутреннего сгорания. Охлаждающая текучая среда циркулирует между впускным отверстием 8а для охлаждающей текучей среды и выпускным отверстием 8b для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания через каналы охлаждающей текучей среды внутри двигателя внутреннего сгорания, в то же время абсорбируя тепло от двигателя внутреннего сгорания.

Охлаждающая текучая среда, текущая через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, охлаждается посредством воздуха, который обдувает радиатор охлаждающей текучей среды воздушным потоком, когда транспортное средство находится в движении. Система 1 охлаждения также содержит вентилятор 12, который выполнен с возможностью генерации воздушного потока через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, при необходимости. Вентилятор 12 может быть выполнен с возможностью приведения в действие посредством электромотора или соединения с двигателем 3 внутреннего сгорания для приведения в действие посредством него.

Устройство 30 термостата включено в первый трубопровод 9. Устройство 30 термостата выполнено с возможностью регулирования потока охлаждающей текучей среды к радиатору 6 охлаждающей текучей среды и к указанному третьему трубопроводу 11 в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая проводится в устройство 30 термостата из трубопровода 14 контура управления, включенного в охлаждающий контур, причем трубопровод 14 контура управления соединяется у своего переднего по ходу конца с указанным вторым трубопроводом 10 у второй точки Р2, расположенной между первой точкой Р1 и впускным отверстием 8а для охлаждающей текучей среды двигателя 3 внутреннего сгорания, впускное отверстие трубопровода 14 контура управления, положение которого определяется второй точкой Р2, подходяще расположено между насосом 5 охлаждающей текучей среды и впускным отверстием 8а для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания, т.е. ниже по потоку от насоса 5 охлаждающей текучей среды. Меньшая часть охлаждающей текучей среды, которая поставляется к впускному отверстию 8а для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания, отводится к трубопроводу 14 контура управления от второго трубопровода 10 и проводится посредством трубопровода 14 контура управления к устройству 30 термостата. В устройстве 30 термостата, эта охлаждающая текучая среда, принятая от трубопровода 14 контура управления, вводится в теплопередающий контакт с температурно-зависимым активирующим элементом с восковым рабочим телом и затем проводится обратно к второму трубопроводу 10 через третий трубопровод 11.

Устройство 30 термостата содержит:

первое впускное отверстие 31, которое соединяется с выпускным отверстием 8b для охлаждающей текучей среды двигателя внутреннего сгорания через первый проводящий участок 9а первого трубопровода 9,

второе впускное отверстие 32, которое соединяется с трубопроводом 14 контура управления,

первое выпускное отверстие 33а, которое соединяется с впускным отверстием 7а для охлаждающей текучей среды радиатора охлаждающей текучей среды через второй проводящий участок 9b первого трубопровода 9, и

второе выпускное отверстие 33b, которое соединяется с третьим трубопроводом 11.

Устройство 30 термостата может, например, относиться к типу, показанному на фиг. 5. Устройство 30 термостата содержит корпус 34 термостата, в котором расположены вышеупомянутые впускные отверстия 31, 32 и выпускные отверстия 33а, 33b. Первое впускное отверстие 31 соединяется через первый канал 35а с первым выпускным отверстием 33а и через второй канал 35b со вторым выпускным отверстием 33b, второе впускное отверстие 32 соединяется со вторым выпускным отверстием 33b через соединяющий канал 36, выполненный в корпусе 34 термостата.

Корпус 37 клапана расположен с возможностью смещения в корпусе 34 термостата. Корпус 37 клапана является смещаемым по оси между различными положениями для регулирования потока охлаждающей текучей среды от первого впускного отверстия 31 к первому и второму выпускным отверстиям 33а, 33b. Корпус 37 клапана прикреплен к смещаемому по оси штоку 38 толкателя клапана и смещается вместе с ним. Корпус 37 клапана является смещаемым туда и обратно между первым конечным положением, которое показано на фиг. 5, и вторым конечным положением. Во втором конечном положении, корпус 37 клапана выполнен с возможностью удержания первого канала 35а закрытым, а второго канала 35b - открытым, вследствие чего предотвращается течение охлаждающей текучей среды от первого впускного отверстия 31 к первому выпускному отверстию 33а, но обеспечивается возможность течения от первого впускного отверстия 31 ко второму выпускному отверстию 33b. Первое конечное положение корпуса 37 клапана представляет собой закрытое состояние устройство 30 термостата. Во втором конечном положении, корпус 37 клапана выполнен с возможностью удержания первого канала 35а открытым, а второго канала 35b закрытым, вследствие чего охлаждающей текучей среды, таким образом, обеспечивается возможность течения от первого впускного отверстия 31 к первому выпускному отверстию 33а, но предотвращается течение от первого впускного отверстия 31 ко второму выпускному отверстию 33b. Второе конечное положение корпуса 37 клапана представляет собой полностью открытое состояние устройства 30 термостата. Когда корпус 37 клапана находится в положении между указанными конечными положениями, охлаждающей текучей среде обеспечивается возможность течения от впускного отверстия 31 в разной степени в направлении как первого выпускного отверстия 33а через первый канал 35а, так и второго выпускного отверстия 33b через второй канал 35b. Последнее положение корпуса 37 клапана представляет собой частично открытое состояние устройства 30 термостата. Охлаждающей текучей среде, принимаемой от трубопровода 14 контура управления, всегда обеспечивается возможность течения ко второму выпускному отверстию 33b через соединяющий канал 36, независимо от положения корпуса 37 клапана.

Корпус 37 клапана является смещаемым из первого конечного положения в направлении второго конечного положения под действием активирующего элемента 39, который расположен в соединяющем канале 36, и против действия силы сжатия пружинного элемента 40, действующей на корпус 37 клапана. Активирующий элемент 39 выполнен с возможностью влияния на положение смещения штока 38 толкателя клапана и корпуса 37 клапана в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая принимается от трубопровода 14 контура управления через второе впускное отверстие 32. Температурно-зависимый активирующий элемент 39 содержит внешнюю втулку 41 и восковое рабочее тело (на показано), которое расположено во внутреннем пространстве втулки. Шток 38 толкателя клапана соединяется с поршнем (не показан), который входит с возможностью смещения в указанное внутреннее пространство втулки 41. Восковое рабочее тело выполнено с возможностью воздействия на поршень. Когда эта охлаждающая текучая среда, текущая через соединяющий канал 36, имеет температуру, которая является более низкой, чем эта температура плавления воскового вещества в восковом рабочем теле, восковое рабочее тело находится в твердом состоянии, а корпус 37 клапана находится тогда в первом конечном положении, показанном на фиг. 5. Когда восковое рабочее тело нагревается до указанной температуры плавления посредством воздействия тепла от охлаждающей текучей среды, текущей через соединяющий канал 36, восковое рабочее тело начинает плавиться. Когда восковое рабочее тело плавится, оно увеличивается в объеме и, вследствие этого, обеспечивает силу давления на поршень таким образом, что он смещается вместе с штоком 38 толкателя клапана и корпусом 37 клапана против действия пружинного элемента 40. Корпус 37 клапана, вследствие этого, смещается из первого конечного положения в направлении второго конечного положения. После того, как по существу все восковое рабочее тело расплавится, корпус 37 клапана достигнет второго конечного положения. Когда впоследствии восковое рабочее тело, вследствие более низкой температуры охлаждающей текучей среды, текущей через соединяющий канал 36, охладится до температуры ниже температуры плавления, восковое рабочее тело начинает затвердевать. Когда восковое рабочее тело затвердевает, оно уменьшается в объеме, вследствие чего поршень вместе со штоком 38 толкателя клапана и корпусом 37 клапана смещается в противоположном направлении под действием пружинного элемента 40.

Когда температура охлаждающей текучей среды в трубопроводе 14 контура управления низкая, восковое рабочее тело остается в своем твердом состоянии и корпус 37 клапана удерживается в вышеупомянутом первом конечном положении, вследствие чего вся эта охлаждающая текучая среда, которая течет через первый трубопровод 9 из двигателя 3 внутреннего сгорания к устройству 30 термостата, возвращается в двигатель 3 внутреннего сгорания через третий трубопровод 11 и второй трубопровод 10 без прохождения через радиатор 6 охлаждающей текучей среды. После того, как охлаждающая текучая среда станет такой горячей, что восковое рабочее тело начнет плавиться, корпус 37 клапана займет положение между вышеуказанными первым и вторым конечными положениями, вследствие чего некоторое количество охлаждающей текучей среды, которая течет через первый трубопровод 9 из двигателя 3 внутреннего сгорания к устройству 30 термостата, будет проводиться к радиатору 6 охлаждающей текучей среды и охлаждаться в нем до того, как эта охлаждающая текучая среда вернется через второй трубопровод 10 к двигателю внутреннего сгорания, в то время как остальное количество охлаждающей текучей среды вернется к двигателю 3 внутреннего сгорания через третий трубопровод 11 и второй трубопровод 10, без прохождения через радиатор 6 охлаждающей текучей среды. После того, как по существу все восковое рабочее тело расплавится, корпус 37 клапана займет вышеуказанное второе конечное положение, вследствие чего вся охлаждающая текучая среда, текущая через первый трубопровод 9 из двигателя 3 внутреннего сгорания в устройство 30 термостата, будет проводиться к радиатору 6 охлаждающей текучей среды и охлаждаться в нем до того, как эта охлаждающая текучая среда возвратится через второй трубопровод 10 в двигатель 3 внутреннего сгорания.

В примере, описанном выше, устройство термостата содержит корпус клапана и активирующий элемент. Система 1 охлаждения согласно данному изобретению могла бы альтернативно содержать устройство термостата, в котором поток между первым впускным отверстием 31 и первым выпускным отверстием 33а регулируется посредством первого корпуса клапана, и в котором поток между первым впускным отверстием 31 и вторым выпускным отверстием 33b регулируется посредством второго корпуса клапана, где каждый из указанных двух корпусов клапанов имеет свой собственный температурно-зависимый активирующий элемент, который выполнен с возможностью влияния на положение смещения соответствующего корпуса клапана в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая принимается от трубопровода 14 контура управления через второе впускное отверстие 32.

В примерах, показанных на фиг. 1-4, транспортное средство 4 снабжено блоком 20 турбонаддува. Воздух подается к двигателю 3 внутреннего сгорания через трубопровод 15 воздухозаборника, а выхлопные газы выводятся из двигателя внутреннего сгорания через трубопровод 16 выхлопных газов. Блок 20 турбонаддува содержит турбину 21 с ротором турбины, который расположен в трубопроводе 16 выхлопных газов, чтобы быть приведенным во вращение посредством потока выхлопных газов от двигателя 3 внутреннего сгорания. Блок 20 турбонаддува дополнительно содержит компрессор 22 с ротором компрессора, который расположен в трубопроводе 15 воздухозаборника для сжатия воздуха, который подается к двигателю 3 внутреннего сгорания и, вследствие этого, создает необходимое давление наддувочного воздуха. Ротор компрессора и ротор турбины оперативно соединяются друг с другом, например, посредством расположения на одной и той же оси 23 таким образом, что ротор компрессора приводится во вращение посредством ротора турбины. Охладитель 17 наддувочного воздуха расположен в трубопроводе 15 воздухозаборника между компрессором 22 и двигателем 3 внутреннего сгорания.

Система 1 охлаждения содержит теплообменник 50, который включен в трубопровод 14 контура управления выше по потоку от устройства 30 термостата. Теплообменник 50 выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод 14 контура управления, и средой, на температуру которой влияет температура окружающего воздуха и нагрузка на двигатель внутреннего сгорания.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, теплообменник 50 выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод 14 контура управления, и охлаждающей текучей средой, текущей через проводящий участок 10а второго трубопровода 10, который расположен выше по потоку от первой точки Р1, т.е. охлаждающей текучей средой, текущей между выпускным отверстием 7b для охлаждающей текучей среды радиатора охлаждающей текучей среды и указанной первой точкой Р1. В этом случае теплообменник 50 содержит первый сквозной контур 51, который включен в трубопровод 14 контура управления выше по потоку от устройства 30 термостата, и второй сквозной контур 52, который включен во второй трубопровод 10 выше по потоку от указанной первой точки Р1. Второй сквозной контур 52 расположен в теплопередающей связи с первым сквозным контуром 51 для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур 51, и охлаждающей текучей средой, текущей через второй сквозной контур 52. Эти два сквозных контура 51, 52 являются подходяще соединенными в параллельную конфигурацию потока, но могут альтернативно быть соединены в противоточную конфигурацию. Первый и второй сквозные контуры 51, 52, соответственно, образуют первичный контур и вторичный контур теплообменника. В варианте осуществления, текучая среда, которая прошла через радиатор охлаждающей текучей среды и была охлаждена в нем и не смешалась с охлаждающей текучей средой, текущей через третий трубопровод 11, будет течь через второй сквозной контур 52, когда устройство термостата находится в своем частично или полностью открытом состоянии.

Когда устройство 30 термостата находится в своем полностью закрытом состоянии, никакая охлаждающая текучая среда не будет течь через второй сквозной контур теплообменника 50, вследствие чего на эту температуру охлаждающей текучей среды, текущей через трубопровод 14 контура управления, таким образом, не повлияет, если указанная охлаждающая текучая среда пройдет через теплообменник 50.

Когда нагрузка на двигатель низкая и/или температура окружающего воздуха низкая, и устройство 30 термостата находится в своем частично открытом состоянии, эта охлаждающая текучая среда, вытекающая из радиатора 6 охлаждающей текучей среды, будет заметно холоднее, чем эта охлаждающая текучая среда, которая проводится через третий трубопровод 11, вследствие чего эта охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет, таким образом, охлаждаться во время своего прохождения через теплообменник 50. В этом случае на активирующий элемент 39 устройства термостата будет, таким образом, влиять поток контура управления, который имеет более низкую температуру, чем эта охлаждающая текучая среда, втекающая в двигатель 3 внутреннего сгорания, и у устройства термостата, таким образом, создастся впечатление, что охлаждающая текучая среда, втекающая в двигатель внутреннего сгорания, является более холодной, чем она есть в действительности, что в свою очередь означает, что устройство 30 термостата в уместной системе 1 охлаждения будет, в данных рабочих условиях, проводить большее количество охлаждающей текучей среды к третьему трубопроводу 11 и вследствие этого поддерживать более высокую температуру охлаждающей текучей среды, чем соответствующая радиаторная система без теплообменника в трубопроводе контура управления.

Когда нагрузка на двигатель является высокой, и устройство 30 термостата находится в своем полностью открытом состоянии, охлаждающая текучая среда, вытекающая из радиатора 6 охлаждающей текучей среды, имеет по существу ту же самую температуру, как эта охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, вследствие чего на эту температуру охлаждающей текучей среды, текущей через трубопровод 14 контура управления, таким образом, по существу не повлияет, если охлаждающая текучая среда пройдет через теплообменник 50.

Теплообменник 50 в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод 14 контура управления, и наддувочным воздухом, текущим через трубопровод 15 воздухозаборника двигателя внутреннего сгорания ниже по потоку от компрессора 22, предпочтительно в проводящем участке 15а между компрессором 22 и охладителем 17 наддувочного воздуха. В этом случае теплообменник 50 содержит первый сквозной контур 54, который включен в трубопровод 14 контура управления выше по потоку от устройства 30 термостата, и второй сквозной контур 55, который включен в трубопровод 15 воздухозаборника ниже по потоку от компрессора 22. Второй сквозной контур 55 расположен в теплообменной связи с первым сквозным контуром 54 для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур 54, и наддувочным воздухом, текущим через второй сквозной контур 55. Эти два сквозных контура 54, 55 являются подходяще соединенными в параллельную конфигурацию потока, но могут альтернативно быть соединены в противоточную конфигурацию.

Температура наддувочного воздуха увеличивается при увеличении давления. Поскольку давление наддувочного воздуха увеличивается при увеличении нагрузки на двигатель, температура наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора 22 также будет, таким образом, увеличиваться при увеличении нагрузки на двигатель. Температура наддувочного воздуха также увеличивается при увеличении температурами окружающего воздуха.

Когда нагрузка на двигатель является низкой, наддувочный воздух, текущий через трубопровод 15 воздухозаборника ниже по потоку от компрессора 22, будет иметь более низкую температуру, чем охлаждающая текучая среда, которая проводится в трубопроводе 14 контура управления, вследствие чего охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет охлаждаться во время ее прохождения через теплообменник 50. В этом случае на активирующий элемент 39 устройства термостата будет влиять поток контура управления, который имеет более низкую температуру, чем температура охлаждающей текучей среды, втекающей в двигатель 3 внутреннего сгорания, и у устройства 30 термостата, таким образом, создастся впечатление, что охлаждающая текучая среда, втекающая в двигатель внутреннего сгорания, является более холодной, чем она есть в действительности, что в свою очередь приводит к тому, что устройство 30 термостата системы 1 охлаждения будет, в данных рабочих условиях, проводить большее количество охлаждающей текучей среды к третьему трубопроводу 11 и, вследствие этого, поддерживать более высокую температуру охлаждающей текучей среды, когда устройство 30 термостата находится в частично открытом состоянии, чем соответствующая радиаторная система без теплообменника в трубопроводе контура управления.

Когда нагрузка на двигатель является высокой, наддувочный воздух, текущий через трубопровод 15 воздухозаборника ниже по потоку от компрессора 22, будет иметь более высокую температуру, чем охлаждающая текучая среда, которая проводится в трубопроводе 14 контура управления, вследствие чего охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет нагреваться во время ее прохождения через теплообменник 50. В этом случае на активирующий элемент 39 устройства термостата будет влиять поток контура управления, который имеет более высокую температуру, чем температура охлаждающей текучей среды, втекающей в двигатель 3 внутреннего сгорания, и у устройства 30 термостата, таким образом, создастся впечатление, что охлаждающая текучая среда, втекающая в двигатель внутреннего сгорания, является более горячей, чем она есть в действительности.

Теплообменник 50 в варианте осуществления, показанном на фиг. 3, выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод 14 контура управления, и выхлопными газами, текущими через трубопровод 16 выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. В этом случае теплообменник 50 содержит первый сквозной контур 58, который включен в трубопровод 14 контура управления выше по потоку от устройства 30 термостата, и второй сквозной контур 59, который включен в трубопровод 16 выхлопных газов. Второй сквозной контур 59 находится в теплообменной связи с первым сквозным контуром 58 для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур 58, и выхлопными газами, текущими через второй сквозной контур 59. Оба сквозных контура 58, 59 являются подходяще соединенными в параллельную конфигурацию потока, но могут альтернативно быть соединены в противоточную конфигурацию.

Температура выхлопных газов от двигателя 3 внутреннего сгорания сильно увеличивается при увеличении нагрузки на двигатель, а также увеличивается в некоторой степени при увеличении температуры окружающего воздуха. Охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет, таким образом, подогреваться меньше во время ее прохождения через теплообменник 50, когда нагрузка на двигатель является высокой. В рабочей ситуации, включающей в себя низкую нагрузку на двигатель, активирующий элемент 39 устройства термостата в системе 1 охлаждения согласно фиг. 3 может, посредством подходящей адаптации температуры открывания устройства 30 термостата, быть вынужден проводить большее количество охлаждающей текучей среды к третьему трубопроводу 11 и, вследствие этого, поддерживать более высокую температуру охлаждающей текучей среды, когда устройство 30 термостата находится в своем частично открытом состоянии, чем соответствующая система охлаждения без теплообменника в трубопроводе контура управления.

Теплообменник 50 в варианте осуществления, показанном на фиг. 4, выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод 14 контура управления, и окружающим воздухом, который прошел через радиатор 6 охлаждающей текучей среды. В этом случае теплообменник 50 содержит охлаждающий змеевик 57, который включен в трубопровод 14 контура управления выше по потоку от устройства 30 термостата. Охлаждающий змеевик 57 расположен за радиатором 6 охлаждающей текучей среды в таком положении, что окружающий воздух, который прошел через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, входит в теплопередающий контакт с охлаждающим змеевиком 57 для обеспечения передачи тепла от охлаждающей текучей среды, текущей через охлаждающий змеевик 57, к окружающему воздуху.

Когда температура охлаждающей текучей среды, вытекающей из двигателя 3 внутреннего сгорания, является такой низкой, что устройство 30 термостата остается в своем полностью закрытом состоянии, никакая охлаждающая текучая среда не будет течь через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, вследствие чего на эту охлаждающую текучую среду, текущую через охлаждающий змеевик 57, будет влиять воздушный поток, который имеет температуру, которая по существу соответствует температуре окружающего воздуха. В этом случае охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, подвергается, таким образом, основному охлаждающему действию во время ее прохождения через теплообменник 50.

Когда нагрузка на двигатель является низкой, и устройство 30 термостата находится в своем частично открытом состоянии, окружающий воздух, проходящий через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, будет подогреваться до некоторой степени охлаждающей текучей средой, текущей через радиатор охлаждающей текучей среды, вследствие чего на охлаждающую текучую среду, текущую через охлаждающий змеевик 57, будет влиять воздушный поток, который имеет температуру, которая немного выше, чем окружающая температура. В этом случае охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет, таким образом, подвергаться немного меньшему охлаждающему действию во время ее прохождения через теплообменник 50.

Когда нагрузка на двигатель является высокой, и устройство 30 термостата находится в своем полностью открытом состоянии, окружающий воздух, проходящий через радиатор 6 охлаждающей текучей среды, будет подогреваться в относительно большей степени охлаждающей текучей средой, текущей через радиатор охлаждающей текучей среды, вследствие чего на охлаждающую текучую среду, текущую через охлаждающий змеевик 57, будет влиять воздушный поток, который имеет температуру, которая значительно выше, чем окружающая температура. В этом случае охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет, таким образом, подвергаться даже меньшему охлаждающему действию во время ее прохождения через теплообменник 50.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, охлаждающая текучая среда, текущая через трубопровод 14 контура управления, будет, таким образом, подвергаться во время ее прохождения через теплообменник 50 охлаждающему действию, которое уменьшается при увеличении нагрузки на двигатель, а также уменьшается при увеличении окружающей температуры.

Система охлаждения согласно изобретению предназначена, в частности, для использования в тяжелых транспортных средствах, таких как автобус, трактор или грузовик для доставки товаров.

Изобретение является, конечно, никоим образом не ограниченным вариантами осуществления, описанными выше, и специалистам в данной области техники будут очевидны многочисленные возможные его модификации, без отклонения от объема данного изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Система охлаждения содержит охлаждающий контур (2) для охлаждения двигателя (3) внутреннего сгорания в транспортном средстве, радиатор (6) охлаждающей текучей среды, устройство (30) термостата, которое регулирует поток охлаждающей текучей среды к радиатору охлаждающей текучей среды и к обводному трубопроводу (11) в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды в трубопроводе (14) контура управления, теплообменник (50), расположенный в трубопроводе контура управления, причем теплообменник (50) выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод контура управления, и любой из следующих сред: А) охлаждающей текучей средой, текущей через проводящий участок (10а) ниже по потоку от радиатора охлаждающей текучей среды, или В) наддувочным воздухом, текущим через трубопровод (15) воздухозаборника к двигателю (3) внутреннего сгорания ниже по потоку от компрессора (22), расположенного в трубопроводе воздухозаборника, или С) выхлопными газами, текущими через трубопровод (16) выхлопных газов от двигателя (3) внутреннего сгорания, или D) окружающим воздухом, который прошел через радиатор (6) охлаждающей текучей среды. Изобретение обеспечивает улучшение регулирования температуры охлаждающей среды. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система (1) охлаждения для транспортного средства, содержащая:
охлаждающий контур (2) для охлаждения двигателя (3) внутреннего сгорания транспортного средства посредством охлаждающей текучей среды, текущей в охлаждающем контуре;
насос (5) охлаждающей текучей среды для циркуляции охлаждающей текучей среды в охлаждающем контуре (2);
радиатор (6) охлаждающей текучей среды, включенный в охлаждающий контур (2) для охлаждения охлаждающей текучей среды, причем радиатор (6) охлаждающей текучей среды содержит впускное отверстие (7а) для охлаждающей текучей среды, которое соединено с выпускным отверстием (8а) для охлаждающей текучей среды двигателя (3) внутреннего сгорания посредством первого трубопровода (9) охлаждающего контура, и выпускное отверстие (7b), которое соединено с впускным отверстием (8a) для охлаждающей текучей среды двигателя (3) внутреннего сгорания посредством второго трубопровода (10) охлаждающего контура, при этом первый трубопровод (9) соединен со вторым трубопроводом (10) посредством третьего трубопровода (11) охлаждающего контура, причем третий трубопровод (11) соединен c вторым трубопроводом (10) в первой точке (P1) во втором трубопроводе и выполнен с возможностью обеспечения возврата охлаждающей текучей среды в двигатель (3) внутреннего сгорания без прохождения через радиатор (6) охлаждающей текучей среды, и
устройство (30) термостата, включенное в первый трубопровод (9) и выполненное с возможностью регулирования потока охлаждающей текучей среды к радиатору (6) охлаждающей текучей среды и к третьему трубопроводу (11) в зависимости от температуры охлаждающей текучей среды, которая проводится в устройство (30) термостата из трубопровода (14) контура управления, включенного в охлаждающий контур, причем трубопровод (14) контура управления соединен на своем верхнем по потоку конце со вторым трубопроводом (10) во второй точке (P2), расположенной между первой точкой (P1) и впускным отверстием (8a) для охлаждающей текучей среды двигателя (3) внутреннего сгорания,
отличающаяся тем, что она содержит
теплообменник (50), который включен в трубопровод (14) контура управления выше по потоку от устройства (30) термостата и выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод (14) контура управления, и любой из следующих сред:
А) охлаждающей текучей средой, текущей через проводящий участок (10а) второго трубопровода (10), который расположен выше по потоку от первой точки (P1), или
В) наддувочным воздухом, текущим через трубопровод (15) воздухозаборника к двигателю (3) внутреннего сгорания ниже по потоку от компрессора (22), расположенного в трубопроводе воздухозаборника, или
С) выхлопными газами, текущими через трубопровод (16) выхлопных газов от двигателя (3) внутреннего сгорания, или
D) окружающим воздухом, который прошел через радиатор (6) охлаждающей текучей среды.

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник (50) выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод (14) контура управления, и охлаждающей текучей средой, текущей через проводящий участок (10а) второго трубопровода (10), который расположен выше по потоку от первой точки (Р1), причем теплообменник содержит:
первый сквозной контур (51), который включен в трубопровод (14) контура управления выше по потоку от устройства (30) термостата, и
второй сквозной контур (52), который включен во второй трубопровод (10) выше по потоку от первой точки (Р1) и расположен в теплопередающей связи с первым сквозным контуром (51) для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур (51), и охлаждающей текучей средой, текущей через второй сквозной контур (52).

3. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник (50) выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод (14) контура управления, и наддувочным воздухом, текущим через трубопровод (15) воздухозаборника к двигателю (3) внутреннего сгорания, ниже по потоку от компрессора (22), расположенного в трубопроводе воздухозаборника, причем теплообменник содержит:
первый сквозной контур (54), который включен в трубопровод (14) контура управления выше по потоку от устройства (30) термостата, и
второй сквозной контур (55), который включен в трубопровод (15) воздухозаборника ниже по потоку от компрессора (22) и расположен в теплопередающей связи с первым сквозным контуром (54) для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур (54), и наддувочным воздухом, текущим через второй сквозной контур (55).

4. Система охлаждения по п. 3, отличающаяся тем, что второй сквозной контур (55) включен в трубопровод (15) воздухозаборника между компрессором (22) и охладителем (17) наддувочного воздуха, расположенным в трубопроводе воздухозаборника.

5. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник (50) выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод (14) контура управления, и выхлопными газами, текущими через трубопровод (16) выхлопных газов двигателя (3) внутреннего сгорания, причем теплообменник содержит:
первый сквозной контур (58), который включен в трубопровод (14) контура управления выше по потоку от устройства (30) термостата, и
второй сквозной контур (59), который включен в трубопровод (16) выхлопных газов для обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через первый сквозной контур (58), и выхлопными газами, текущими через второй сквозной контур (59).

6. Система охлаждения по любому из пп. 2-5, отличающаяся тем, что оба сквозных контура (51, 52; 54, 55; 58, 59) соединены в параллельную конфигурацию потока.

7. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник (50) выполнен с возможностью обеспечения теплообмена между охлаждающей текучей средой, текущей через трубопровод (14) контура управления, и окружающим воздухом, который прошел через радиатор (6) охлаждающей текучей среды, причем теплообменник содержит охлаждающий змеевик (57), который включен в трубопровод (14) контура управления выше по потоку от устройства (30) термостата, при этом охлаждающий змеевик (57) расположен за радиатором (6) охлаждающей текучей среды в таком положении, что окружающий воздух, который прошел через радиатор (6) охлаждающей текучей среды, входит в теплопередающий контакт с охлаждающим змеевиком (57) для обеспечения передачи тепла от охлаждающей текучей среды, текущей через охлаждающий змеевик (57), к окружающему воздуху.

8. Система охлаждения по любому из пп. 1-5 или 7, отличающаяся тем, что насос (5) охлаждающей текучей среды включен во второй трубопровод (10) между первой точкой (Р1) и второй точкой (Р2).

9. Транспортное средство (4), содержащее двигатель (3) внутреннего сгорания, отличающееся тем, что оно содержит систему (1) охлаждения по любому из пп. 1-8 для охлаждения двигателя (3) внутреннего сгорания.