ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2017 года по МПК F01P7/14 F04D13/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащим:

- по меньшей мере одну головку блока цилиндров,

- контур хладагента для обеспечения жидкостного охлаждения, содержащий по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, встроенную в головку блока цилиндров, напорную магистраль для подачи хладагента в по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, выпускную магистраль для осуществления выпуска хладагента и возвратную магистраль, которая ответвлена от выпускной магистрали и открыта в напорную магистраль, и

- насос хладагента, обеспеченный в контуре хладагента для подачи хладагента, привод которого содержит жидкостную фрикционную муфту для управления мощностью насоса хладагента, причем жидкостная фрикционная муфта содержит накопительную камеру для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру, которая отделена от этой накопительной камеры посредством стенки и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента насоса на выходной компонент насоса, который механически связан с подающим устройством насоса, причем накопительная камера и сдвиговая камера могут быть соединены вместе или отделены друг от друга посредством по меньшей мере одного соединительного канала.

Более того, изобретение относится к способу работы такого двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатель внутреннего сгорания вышеупомянутого типа, например, используется в качестве привода для моторного транспортного средства. В контексте настоящего изобретения термин «двигатель внутреннего сгорания» охватывает бензиновые двигатели и дизельные двигатели, которые, к тому же, где применимо, могут действовать совместно с электродвигателем в качестве гибридного привода, но также гибридные двигатели внутреннего сгорания, которые используют смешанные процессы сгорания.

В принципе можно проектировать охлаждение двигателя внутреннего сгорания в виде воздушного охлаждения или жидкостного охлаждения. Вследствие более высокой теплоемкости жидкостей существенно большее количество тепла может рассеиваться жидкостным охлаждением, чем воздушным охлаждением.

Тепловая нагрузка на двигатели постоянно возрастает. Это частично вызвано тем, что двигатели внутреннего сгорания все чаще и чаще подвергаются нагнетанию, и - с целью уплотнить компоновку как можно больше - все больше компонентов, например, выпускной коллектор, встроены в головку блока цилиндров или блок цилиндров, в силу чего, тепловая нагрузка на эти двигатели возрастает.

По причинам, приведенным выше, двигатели внутреннего сгорания все чаще и чаще оборудованы жидкостным охлаждением, для того чтобы быть способными рассеивать возникающее количество тепла.

Жидкостное охлаждение требует, чтобы головка блока цилиндров была снабжена охлаждающей рубашкой, то есть компоновкой каналов подачи хладагента, проводящих хладагент через головку блока цилиндров. Теплу не нужно - как при воздушном охлаждении - сначала переноситься на поверхность головки блока цилиндров, для того чтобы рассеиваться. Тепло выделяется в хладагент, обычно воду с добавками, уже находящуюся внутри головки блока цилиндров. Хладагент перемещается посредством насоса хладагента, расположенным в контуре хладагента, для того чтобы осуществлять циркуляцию. Тепло, выделяемое в хладагент, таким образом, выпускается изнутри головки блока цилиндров через выпускную магистраль и вновь отводится из хладагента вне головки блока цилиндров, такое извлечение может происходить различными способами, например, в теплообменнике. Подобно головке блока цилиндров, блок цилиндров также может быть оснащен одной или более охлаждающих рубашек. Заявления, сделанные для головки блока цилиндра, соответствующим образом применяются к блоку цилиндров.

Контур хладагента дополнен обратной магистралью, которая ответвлена от выпускной магистрали и открыта в напорную магистраль, которая подает хладагент в головку блока цилиндров. Таким образом, хладагент, нагретый в головке блока цилиндров, возвращается на сторону впуска хладагента. Выпускная и напорная магистрали, как таковые, не обязательно должны быть магистралями, но могут быть встроены в головку блока цилиндров или блок цилиндров, образовывать часть охлаждающей рубашки или принимать форму корпуса впуска хладагента и/или корпуса выпуска хладагента.

Теплообменник, который вновь выделяет тепло из хладагента, предпочтительно обеспечен в обратной магистрали. Чтобы предусмотреть теплообменник с достаточно высоким массовым расходом воздуха во всех условиях работы, в частности, когда транспортное средство остановлено, и всего лишь на низких скоростях транспортного средства, и по существу поддерживать перенос тепла, системы охлаждения приводов современного моторного транспортного средства все больше и больше снабжаются мощными вентиляторными электродвигателями, которые приводят в движение или вводят во вращение рабочее колесо вентилятора. Вентиляторные электродвигатели обычно имеют электрический привод и предпочтительно являются бесступенчато регулируемыми в зависимости от различных нагрузки или скорости вращения.

После того, как хладагент был подвергнут протеканию через головку блока цилиндров, то есть ниже по потоку от головки блока цилиндров, тепло также может отводиться из него посредством дальнейшего применения. Часто обеспечены приводимые в действие хладагентом отопительные системы, которые используют хладагент, нагретый в головке блока цилиндров для отопления воздуха, подаваемого в пассажирское отделение транспортного средства, при этом температура хладагента падает. Контур отопления содержит напорную магистраль, которая ответвлена от выпускной магистрали и открыта в напорную магистраль и в которой обеспечена приводимая в действие хладагентом отопительная система.

Однако назначение и задача жидкостного охлаждения не состоят том, чтобы отводить наибольшее возможное количество тепла из двигателя внутреннего сгорания во всех условиях работы. Скорее, целью является ориентированное на потребление управление жидкостным охлаждением, которое учитывает не только полную нагрузку, но также и режимы работы двигателя внутреннего сгорания, в которых полезнее отводить меньшее количество тепла или как можно меньше количество тепла из двигателя внутреннего сгорания.

А именно ориентированное на потребление управление жидкостным охлаждением поддерживает усилия для снижения расхода топлива двигателя внутреннего сгорания. Что касается уменьшения расхода топлива посредством снижения силы трения, применим быстрый разогрев моторного масла, в частности, после холодного запуска. Быстрый разогрев моторного масла во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания обеспечивает соответственно быстрое уменьшение вязкости масла, которое приводит к снижению трения или силы трения, в частности в подшипниках, питаемых маслом, например подшипниках коленчатого вала. До такой степени, фаза прогрева двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска является примером режима работы, в котором полезно отводить как можно меньше тепла, в идеале нисколько тепла, из двигателя внутреннего сгорания.

В принципе быстрый разогрев моторного масла для уменьшения силы трения может стимулироваться быстрым прогревом самого двигателя внутреннего сгорания, который, в свою очередь, поддерживается, то есть форсируется, если как можно меньше тепла отводится из двигателя внутреннего сгорания во время фазы прогрева.

Одна из возможностей для управления жидкостным охлаждением, чтобы отвод тепла после холодного запуска уменьшался с целью быстрого прогрева двигателя внутреннего сгорания, состоит в уменьшении количества хладагента, подаваемой насосом хладагента, так чтобы меньшее количество тепла отводилось из головки блока цилиндров в результате уменьшенной пропускной способности хладагента.

Поскольку, при жестком приводе насоса хладагента, величина подачи возрастает приблизительно линейно со скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания, но скорость вращения не составляет меру фактической потребности охлаждения, жесткий привод насоса хладагента непригоден для формирования ориентированного на потребность регулируемого жидкостного охлаждения.

Поэтому, согласно предшествующему уровню техники, используются жидкостные фрикционные муфты, зачастую также известные в качестве вязкостных муфт, которые служат для управления мощностью насоса хладагента.

Немецкая публикация DE 102010043264 A1 описывает такую жидкостную фрикционную муфту, которая обеспечена в цепи привода насоса хладагента и посредством которой подаваемое количество хладагента может изменяться и управляться с использованием фрикционной текучей среды. Жидкостная фрикционная муфта содержит накопительную камеру для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру, которая отделена от этой накопительной камеры и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента насоса на выходной компонент насоса.

Крутящий момент передается по принципу жидкостного трения посредством передачи усилий сдвига в сдвиговой камере, при этом сдвиговая камера по DE 102010043264 A1 содержит множество узких зазоров, которые наполнены или могут наполняться кремнийорганическим маслом в качестве фрикционной текучей среды. Момент передачи управляется переменной степенью смачивания поверхностей зазоров, при этом вовлеченное количество масла меняется с использованием двух камер, а именно сдвиговой камеры и накопительной камеры. Накопительная камера удерживает количество масла, которое не требуется в сдвиговой камере.

Масло обменивается между двумя камерами посредством двух закрываемых проемов клапана, которые, в качестве альтернативы, приводятся в действие магнитным образом. Первый проем, с использованием возникающих центробежных сил, предоставляет возможность потока масла из накопительной камеры в сдвиговую камеру, при этом открывание вызывает увеличивающееся наполнение сдвиговой камеры, и, следовательно, возрастающую передачу крутящего момента. Масло, поступающее в сдвиговую камеру через этот первый проем, встречает элемент подпора, который, вследствие своей конструкции, посредством преимущественного отклонения подпертого масла поддерживает и ускоряет наполнение сдвиговой камеры маслом.

Второй проем служит для потока масла из сдвиговой камеры в накопительную камеру, открывание которого приводит к осушению сдвиговой камеры, и, следовательно, к уменьшению передаваемого крутящего момента. Тело подпора, расположенное за этим вторым проемом, с использованием дифференциальной скорости вращения между входной стороной насоса и выходной стороной насоса, формирует давление подпора, которое оттесняет масло обратно в накопительную камеру через второй проем.

Подача масла между накопительной камерой и сдвиговой камерой с использованием возникновения центробежных сил и/или с использованием элемента подпора или тела подпора для формирования давления подпора имеет недостаток такой, что сдвиговая камера не может осушаться полностью, так что насос хладагента всегда приводится в действие со степенью соединения по меньшей мере 25% и всегда выдает хладагент, в частности, даже во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания, когда нет непосредственной необходимости в хладагенте, и было бы полезным выводить из работы, то есть выключать привод насоса, для того чтобы минимизировать рассеяние тепла MTZ 03/2012, стр. 229 – “Viscous water pump/demand-dependent control of delivery quantity” (“Вязкостный водяной насос/зависимое от потребности управление величиной подачи”).

В этом контексте, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в котором количество хладагента, подаваемого посредством насоса хладагента, может меняться в большей степени, чем в предшествующем уровне техники, и, в частности, подача хладагента может сильнее уменьшаться, когда требуется.

Дополнительная частная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ работы такого двигателя внутреннего сгорания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первая частная задача решается двигателем внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащим:

- по меньшей мере одну головку блока цилиндров,

- контур хладагента для обеспечения жидкостного охлаждения, содержащий по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, встроенную в головку блока цилиндров, напорную магистраль для подачи хладагента в по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, выпускную магистраль для осуществления выпуска хладагента и возвратную магистраль, которая ответвлена от выпускной магистрали и открыта в напорную магистраль, и

- насос хладагента, обеспеченный в контуре хладагента для подачи хладагент, привод которого содержит жидкостную фрикционную муфту для управления мощностью насоса хладагента, причем жидкостная фрикционная муфта содержит накопительную камеру для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру, которая отделена от этой накопительной камеры посредством стенки и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента насоса на выходной компонент насоса, который механически связан с подающим устройством насоса, причем накопительная камера и сдвиговая камера могут быть соединены вместе или отделены друг от друга, посредством по меньшей мере одного соединительного канала,

при этом

- обеспечен дополнительный насос для подачи фрикционной текучей среды, посредством которого фрикционная текучая среда может активно подаваться между накопительной камерой и сдвиговой камерой.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых перекрывающий элемент предусмотрен по меньшей мере в одном соединительном канале.

Согласно изобретению предложен дополнительный насос, посредством которого может активно подаваться фрикционная текучая среда. Таким образом, нет опоры на центробежные силы, которые возникают вследствие вращательного движения, или зависимости от дифференциальной скорости вращения между входной стороной насоса и выходной стороной насоса.

Дополнительный насос осуществляет доведение до нужных размеров фрикционную текучую среду, то есть уровня наполнения сдвиговой камеры, и, следовательно, крутящего момента, который может передаваться посредством жидкостной фрикционной муфты, независимо от всех влияющих факторов, которые навязываются извне, и предоставляет возможность бесступенчатого специфичного рабочей точке управления мощностью насоса хладагента, и, следовательно, ориентированного на потребление управления жидкостным охлаждением, при котором, в частности, привод насоса хладагента может выводиться из работы в определенной степени посредством полного осушения сдвиговой камеры. Это отсоединение насоса хладагента является полезным, в частности, после холодного запуска, для минимизации рассеяния тепла. Если сдвиговая камера полностью опорожнена от фрикционной текучей среды, может достигаться степень соединения насоса хладагента, которая лежит существенно ниже 25% и при которой подача хладагента практически остановлена, что эквивалентно отключению насоса хладагента. Если хладагент больше не подается, тепло больше не передается вследствие конвекции, и хладагент прекращает циркулировать в контуре хладагента.

Таким образом, достигается первая частная цель, на которой основано изобретение, а именно предложен двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в котором количество хладагента, подаваемого посредством насоса хладагента, может меняться в большей степени, чем в предшествующем уровне техники, и, в частности, подача хладагента может сильнее уменьшаться, когда требуется.

Дополнительные полезные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению представлены в связи с зависимыми пунктами формулы изобретения.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых насос хладагента является потоковой машиной, подающее устройство которой содержит насосное колесо.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых привод насоса хладагента содержит ременный шкив.

Для приведения в действие вспомогательных средств, необходимых для работы двигателя внутреннего сгорания, в частности масляного насоса, насоса хладагента, генератора переменного тока, и подобных, обычно используются ременные приводы и цепные приводы, которые в целом известны как фрикционные приводы. Зачастую, привод нескольких вспомогательных средств объединен в один привод. Фрикционный привод содержит, так же как фактическое средство привода, то есть ремень или цепь, ременные шкивы или звездочки цепной передачи, и предназначен для передачи достаточно большого крутящего момента с коленчатого вала на вспомогательные средства с минимальными потерями энергии и без проскальзывания.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых сдвиговая камера ограничена первым телом вращения в качестве входного компонента насоса и вторым телом вращения в качестве выходного компонента насоса.

Тела вращения предпочтительно являются колесами, дисками или выполнены дискообразными и соединены с ведущей стороной насоса или выходной стороной. Таким образом, первое тело вращения может быть выполнено в качестве крышки, которая присоединена к ременному шкиву привода и, таким образом, формирует или образует входной компонент насоса. Такая концепция заключена в жидкостной фрикционной муфте, описанной в DE 102010043264 A1, и в которой вторичный диск, выполненный с возможностью разъединения прикрепленный к выходному валу посредством болтов, формирует второе тело вращения, то есть выходной компонент насоса. Крышка и вторичный диск разграничивают сдвиговую камеру, при этом зазор переноса между крышкой и диском, который во взаимодействии с фрикционной текучей средой передает крутящий момент, может принимать форму вальцованных профилей.

По причинам, приведенным выше, также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых первое тело вращения соединено с ременным шкивом привода насоса хладагента, а второе тело вращения соединено с подающим устройством через выходной вал.

В этом контексте, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых сдвиговая камера и накопительная камера расположены радиально на расстоянии друг от друга вертикально по отношению к выходному валу.

Этот вариант осуществления жидкостной фрикционной муфты предоставляет возможность подачи фрикционной текучей среды в одном из двух направлений подачи с использованием центробежной силы. Другими словами, в зависимости от конкретного конструктивного замысла, сдвиговая камера может наполняться или осушаться без включения дополнительного насоса, посредством использования только центробежной силы. Это, в частности, обладает преимуществом, если насос с механическим приводом используется в качестве дополнительного насоса, у которого фрикционная текучая среда может подаваться только в одном направлении, то есть фрикционная текучая среда может подаваться только из сдвиговой камеры или только в сдвиговую камеру.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых сдвиговая камера расположена между выходным валом и накопительной камерой.

Эта компоновка сдвиговой камеры и накопительной камеры предоставляет возможность осушения сдвиговой камеры с использованием центробежной силы, при этом накопительная камера расположена дальше от выходного вала, чем сдвиговая камера, и на наружной периферии по отношению к сдвиговой камере.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых накопительная камера выполнена за одно с ременным шкивом привода.

Также могут быть полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых накопительная камера расположена между выходным валом и сдвиговой камерой.

Эта компоновка сдвиговой камеры и накопительной камеры предоставляет возможность наполнения сдвиговой камеры с использованием центробежной силы. В противоположность варианту осуществления, дополнительно описанному выше, в данном случае, сдвиговая камера находится дальше от выходного вала, чем накопительная камера.

Однако также могут быть полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых сдвиговая камера и накопительная камера расположены на расстоянии в осевом направлении друг от друга вдоль выходного вала, то есть рядом друг с другом.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых дополнительный насос является насосом с электроприводом.

Насос с электроприводом предоставляет возможность подачи в обоих направлениях, то есть в контексте наполнения сдвиговой камеры, в сдвиговую камеру, а для осушения сдвиговой камеры, из сдвиговой камеры, независимо от того, каким образом сдвиговая камера и накопительная камера расположены в насосе или относительно друг друга.

Однако также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых дополнительный насос является насосом с механическим приводом.

Если насос с механическим приводом используется в качестве дополнительного насоса, фрикционная текучая среда может подаваться посредством насоса только в одном направлении, то есть фрикционная текучая среда может подаваться из сдвиговой камеры посредством насоса либо в сдвиговую камеру посредством насоса, так что другие концепции необходимы, для того чтобы подавать фрикционную текучую среду в соответственном противоположном направлении подачи.

Здесь полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых насос с механическим приводом является лопастным насосом.

В лопастном насосе цилиндр, служащий в качестве ротора, вращается в полом цилиндре, служащем в качестве статора, при этом ротор содержит множество лопастей, которые расположены на расстоянии друг от друга по периферии и установлены с возможностью радиального перемещения в выемках ротора, и, таким образом, формируют насосное колесо. Ось вращения ротора содержит эксцентриситет. Полезны варианты осуществления насоса, в которых эксцентриситет является переменным, в силу чего может изменяться величина подачи насоса.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых для приведения в действие дополнительного насоса обеспечена зубчатая передача, которая использует дифференциальную скорость вращения между входной стороной и выходной стороной насоса хладагента.

Вторая частная задача, на которой основано изобретение, а именно способ работы двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением вышеупомянутого типа, успешно выполняется способом, включающим в себя этапы, на которых:

- увеличивают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере для повышения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для увеличения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента, и

- уменьшают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере для снижения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для уменьшения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента.

Доводы, сделанные в связи с двигателем внутреннего сгорания согласно изобретению, также применимы к способу согласно изобретению. Поэтому, делается ссылка на описание двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению и разным вариантам осуществления.

Полезны варианты способа, в которых осушают сдвиговую камеру в значительной степени посредством осуществления выпуска фрикционной текучей среды для ускорения процесса нагрева двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска.

Для работы двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в котором дополнительный насос является насосом с механическим приводом, полезны варианты способа, в которых дифференциальную скорость вращения между входной стороной и выходной стороной насоса хладагента используют для приведения в действие дополнительного насоса.

Полезны варианты способа для двигателя внутреннего сгорания, прогретого до рабочей температуры, включающего в себя этапы, на которых:

- увеличивают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере с возрастанием нагрузки для повышения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для увеличения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента, и

- уменьшают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере с падением нагрузки для снижения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для уменьшения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента.

Этот вариант способа учитывает обстоятельство, что тепловая нагрузка двигателя внутреннего сгорания обычно повышается по мере того, как возрастает нагрузка, и падает по мере того, как уменьшается нагрузка.

Также полезны варианты способа для двигателя внутреннего сгорания, прогретого до рабочей температуры, включающего в себя этапы, на которых:

- увеличивают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере с падением скорости транспортного средства для повышения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для увеличения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента, и

- уменьшают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере с возрастанием скорости транспортного средства для снижения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для уменьшения количества хладагента, подаваемого насосом хладагента.

Этот вариант способа учитывает то обстоятельство, что рассеяние тепла вследствие конвекции в теплообменнике контура хладагента двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, то есть в радиаторе, также увеличивается по мере того, как возрастает скорость транспортного средства, так что пропускная способность хладагента может уменьшаться без снижения охлаждающей способности жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение подробнее пояснено ниже со ссылкой на фиг.1, где схематично показан насос хладагента вместе с жидкостной фрикционной муфтой по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 схематично показывает насос 1 хладагента вместе с жидкостной фрикционной муфтой 1a по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания. Насос 1 хладагента на фиг.1 является потоковой машиной 1, подающее устройство 8 которой содержит насосное колесо 8a с множеством лопастей 11.

Насос 1 хладагента служит для подачи хладагента в контур хладагента двигателя 1 внутреннего сгорания, то есть при охлаждении двигателя. Привод насоса 1 хладагента содержит также ременный шкив 2, который находится во взаимодействии с ремнем фрикционного привода (не показан), жидкостную фрикционную муфту 1a для управления мощностью насоса 1 хладагента.

Жидкостная фрикционная муфта 1a содержит накопительную камеру 3 для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру 4, которая физически отделена от накопительной камеры 3 и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента 6b насоса на выходной компонент 6a насоса.

Для этого, сдвиговая камера 4 ограничена входным компонентом 6b насоса и выходным компонентом 6a насоса, при этом входной компонент 6b насоса соединен с ременным шкивом 2 привода насоса 1 хладагента, а выходной компонент 6a насоса соединен, через выходной вал 5, с подающим устройством 8 насоса 1. Крутящий момент передается посредством передачи усилий сдвига в сдвиговой камере 4. Входной компонент 6b насоса установлен с возможностью вращения посредством подшипников 14 в корпусе 7 насоса 1 хладагента, а выходной компонент 6a насоса, в свою очередь, установлен с возможностью вращения посредством подшипников 14 в выходном компоненте 6b насоса. Таким образом, во-первых, входной компонент 6b насоса может вращаться в корпусе 7 вокруг продольной оси 5a насоса 1, а во-вторых, если необходимо, дифференциальная скорость вращения может формироваться между двумя компонентами 6a, 6b насоса.

Накопительная камера 3 в представленном случае образована за одно с ременным шкивом 2 привода. Сдвиговая камера 4 и накопительная камера 3 расположены на расстоянии радиально друг от друга вертикально по отношению к выходному валу 5, при этом сдвиговая камера расположена между выходным валом 5 и накопительной камерой 3. Другими словами, накопительная камера 3, наблюдаемая из сдвиговой камеры 4, лежит снаружи на периферии вокруг ведущего вала 5.

Передаваемый крутящий момент управляется посредством переменного наполнения сдвиговой камеры 4 фрикционной текучей средой. Накопительная камера 3 вмещает фрикционную текучую среду, которая не требуется.

Фрикционная текучая среда выпускается между накопительной камерой 3 и сдвиговой камерой 4 при заполнении через кольцевой канал 13 и соединительный канал 12, при этом дополнительный насос 9 активно подает фрикционную текучую среду из накопительной камеры 3 в сдвиговую камеру 4. Это показано в половине насоса, которая лежит выше продольной оси 5a на фиг.1.

В качестве дополнительного насоса 9 в насосе 1 системы охлаждения, показанном на фиг.1, обеспечен лопастной насос 9a с механическим приводом, который приводится в действие посредством зубчатой передачи 10 и предоставляет возможность подачи фрикционной текучей среды только в одном направлении.

Сдвиговую камеру 4 осушают с использованием центробежной силы, когда открыты перекрывающие элементы 3a. Это возможно благодаря радиально разнесенной компоновке сдвиговой камеры 4 и накопительной камеры 3, которые могут быть соединены вместе или отделены друг от друга посредством перекрывающих элементов 3a, расположенных в соединительных каналах. Это показано в половине насоса, которая лежит ниже продольной оси 5a на фиг.1.

Чтобы приводить в действие дополнительный насос 9, используют зубчатую передачу 10, которая содержит большое зубчатое колесо 10a, соединенное с выходным валом 5 и малое зубчатое колесо 10b, соединенное с дополнительным насосом 9. Дополнительный насос 9 расположен на входном компоненте 6b насоса, так что зубчатая передача 10 использует или может использовать для привода дифференциальную скорость вращения между входной стороной и выходной стороной насоса 1 хладагента.

ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ

1 Насос хладагента, потоковая машина

1a Жидкостная фрикционная муфта

2 Ременный шкив

3 Накопительная камера

3a Элемент перекрытия

4 Сдвиговая камера

5 Выходной вал

5a Продольная ось, ось вращения

6a Выходной компонент насоса

6b Входной компонент насоса

7 Корпус насоса

8 Подающее устройство

8a Насосное колесо

9 Дополнительный насос

9a Лопастной насос

10 Зубчатая передача, пара зубчатых колес

10a Большое зубчатое колесо

10b Малое зубчатое колесо

11 Лопасть

12 Канал

13 Кольцевой канал

14 Подшипник

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащему головку блока цилиндров, контур хладагента для обеспечения жидкостного охлаждения, содержащий охлаждающую рубашку, встроенную в головку блока цилиндров, напорную магистраль для подачи хладагента в охлаждающую рубашку, выпускную магистраль для осуществления выпуска хладагента и возвратную магистраль, которая ответвлена от выпускной магистрали и открыта в напорную магистраль, и насос (1) хладагента, обеспеченный в контуре хладагента для подачи хладагента, привод которого содержит жидкостную фрикционную муфту (1a) для управления мощностью насоса (1) хладагента, причем жидкостная фрикционная муфта (1a) содержит накопительную камеру (3) для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру (4), которая отделена от этой накопительной камеры (3) посредством стенки и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента (6b) насоса на выходной компонент (6a) насоса, который механически связан с подающим устройством (8) насоса (1), причем накопительная камера (3) и сдвиговая камера (4) могут быть соединены вместе или отделены друг от друга посредством соединительного канала (12). Предложен двигатель внутреннего сгорания, в котором количество хладагента, подаваемого посредством насоса хладагента, может меняться в большей степени или меньшей степени. Это достигается двигателем внутреннего сгорания, который снабжен дополнительным насосом (9) для подачи фрикционной текучей среды, посредством которого фрикционная текучая среда может активно подаваться между накопительной камерой (3) и сдвиговой камерой (4). Изобретение обеспечивает регулирование подачи хладагента. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащий:

- по меньшей мере одну головку блока цилиндров,

- контур хладагента для обеспечения жидкостного охлаждения, содержащий по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, встроенную в головку блока цилиндров, напорную магистраль для подачи хладагента в по меньшей мере одну охлаждающую рубашку, выпускную магистраль для осуществления выпуска хладагента и возвратную магистраль, которая ответвляется от выпускной магистрали и открывается в напорную магистраль, и

- насос (1) хладагента, обеспеченный в контуре хладагента для подачи хладагента, привод которого содержит жидкостную фрикционную муфту (1a) для управления мощностью насоса (1) хладагента, причем жидкостная фрикционная муфта (1a) содержит накопительную камеру (3) для накопления фрикционной текучей среды и сдвиговую камеру (4), которая отделена от этой накопительной камеры (3) стенкой и в которой, посредством фрикционной текучей среды, крутящий момент может передаваться с входного компонента (6b) насоса на выходной компонент (6a) насоса, который механически связан с подающим устройством (8) насоса (1), причем накопительная камера (3) и сдвиговая камера (4) могут быть соединены вместе или отделены друг от друга посредством по меньшей мере одного соединительного канала (12),

при этом

- предусмотрен дополнительный насос (9) для подачи фрикционной текучей среды, посредством которого фрикционная текучая среда может активно подаваться между накопительной камерой (3) и сдвиговой камерой (4).

2. Двигатель по п. 1, в котором насос (1) хладагента является потоковой машиной (1), подающее устройство (8) которой содержит насосное колесо (8a).

3. Двигатель по п. 1, в котором привод насоса (1) хладагента содержит ременный шкив (2).

4. Двигатель по п. 1, в котором сдвиговая камера (4) ограничена первым телом вращения в качестве входного компонента (6b) насоса и вторым телом вращения в качестве выходного компонента (6a) насоса.

5. Двигатель по п. 4, в котором первое тело вращения соединено с ременным шкивом (2) привода насоса (1) хладагента, а второе тело вращения соединено с подающим устройством (8) через выходной вал (5).

6. Двигатель по п. 5, в котором сдвиговая камера (4) и накопительная камера (3) расположены радиально на расстоянии друг от друга вертикально по отношению к выходному валу (5).

7. Двигатель по п. 6, в котором сдвиговая камера (4) расположена между выходным валом (5) и накопительной камерой (3).

8. Двигатель по п. 7, в котором накопительная камера (3) выполнена за одно целое с ременным шкивом (2) привода.

9. Двигатель по п. 6, в котором накопительная камера (3) расположена между выходным валом (5) и сдвиговой камерой (4).

10. Двигатель по п. 1, в котором дополнительный насос (9) является насосом с электроприводом.

11. Двигатель по п. 1, в котором дополнительный насос (9) является насосом с механическим приводом.

12. Двигатель по п. 11, в котором насос с механическим приводом является лопастным насосом (9a).

13. Двигатель по п. 11 или 12, в котором для приведения в действие дополнительного насоса (9) предусмотрена зубчатая передача (10), которая использует дифференциальную скорость вращения между входной стороной и выходной стороной насоса (1) хладагента.

14. Двигатель по п. 1, в котором предусмотрен перекрывающий элемент (3a) по меньшей мере в одном соединительном канале (12).

15. Способ работы двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением по любому из пп. 1-14, включающий в себя этапы, на которых:

- увеличивают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере (4) для повышения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты (1a), и, следовательно, для увеличения количества хладагента, подаваемого насосом (1) хладагента, и

- уменьшают количество фрикционной текучей среды в сдвиговой камере (4) для снижения мощности, передаваемой посредством жидкостной фрикционной муфты, и, следовательно, для уменьшения количества хладагента, подаваемого насосом (1) хладагента.

16. Способ по п. 15, в котором осушают сдвиговую камеру (4) в значительной степени посредством осуществления выпуска фрикционной текучей среды для ускорения процесса нагрева двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска.

17. Способ по п. 15 или 16, в котором дополнительный насос (9) является насосом с механическим приводом, при этом дифференциальную скорость вращения между входной стороной и выходной стороной насоса (1) хладагента используют для приведения в действие дополнительного насоса (9).