СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F01P7/16 F01P3/20 F16K11/85 

Изобретение относится к силовой установке внутреннего сгорания.

Силовые установки внутреннего сгорания для автомобилей имеют, как правило, систему охлаждения, в которой охлаждающее средство при помощи одного или нескольких насосов перекачивается, по меньшей мере, в одном контуре охлаждения и при этом захватывает тепловую энергию интегрированных в контур охлаждения компонентов, в частности двигателя внутреннего сгорания, а также охладителя масла и/или охладителя наддувочного воздуха. Затем эта тепловая энергия выдается в теплообменнике с окружающей средой, так называемом основном водяном теплообменнике, а также периодически в теплообменнике системы отопления в окружающий воздух, в случае теплообменника системы отопления в предусмотренный для кондиционирования салона автомобиля окружающий воздух.

Системы охлаждения современных автомобилей во многих случаях имеют несколько контуров охлаждения. Например, известно предусматривать так называемый большой или основной контур охлаждения, а также малый контур охлаждения, которые на участках выполнены с интеграцией друг в друга, причем при помощи управляемого термостатом клапана охлаждающее средство проводится либо по большому, либо по малому контуру охлаждения. Это происходит в зависимости от температуры охлаждающего средства, так что например в фазу прогрева силовой установки внутреннего сгорания, когда охлаждающее средство еще не достигло предусмотренного диапазона рабочих температур, оно перекачивается в малом контуре охлаждения, вследствие чего обходится основной водяной теплообменник, то есть тот теплообменник с окружающей средой, в котором охлаждающее средство посредством перехода тепла в окружающий воздух в основном охлаждается. Если же охлаждающее средство достигло диапазона рабочих температур, то при помощи управляемого термостатом клапана охлаждающее средство перекачивается в большом контуре охлаждения, так что посредством перехода тепла от охлаждающего средства в окружающий воздух предотвращается перегрев системы охлаждения. Теплообменник же системы отопления в виде второго теплообменника с окружающей средой обычно интегрирован в малый контур охлаждения, вследствие чего даже уже на фазе прогрева силовой установки внутреннего сгорания создаются условия для отопления салона автомобиля.

(Основной) Насос охлаждающего средства системы охлаждения обычно приводится в действие механически двигателем внутреннего сгорания силовой установки внутреннего сгорания. Таким образом, его мощность подачи строго пропорциональна числу оборотов, с которым вращается коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания. Несмотря на то, что с увеличением числа оборотов двигателя внутреннего сгорания также, как правило, увеличивается потребность в мощности охлаждения, теоретически достигаемая посредством эксплуатации насоса мощность охлаждения не соответствует во многих режимах работы фактической потребности в мощности охлаждения. Так как во всех режимах работы должна иметься в распоряжении достаточно высокая мощность охлаждения, такие приводимые в действие механически насосы зачастую рассчитаны с избыточным запасом мощности. Поэтому стремления сокращать расход топлива автомобилей привели к разработке приводимых в действие механически насосов охлаждающего средства, которые могут регулироваться в пределах относительно объемной подачи. Такой регулируемый, приводимый в действие механически насос охлаждающего средства известен, например из DE 10 2010 044 167 A1.

Таким образом, в системах охлаждения современных автомобилей основная регулировка объемного потока системы охлаждения может осуществляться при помощи регулируемых насосов охлаждающего средства, в то время как распределение объемного потока по отдельным, имеющим в каждом случае различную потребность в охлаждении компонентам может регулироваться управляемыми активно и в частности термостатами клапанами. Например, DE 103 42 935 A1 раскрывает силовую установку внутреннего сгорания с контуром охлаждения, который включает в себя приводимый в действие механически двигателем внутреннего сгорания насос. Таким образом, объемный поток подачи насоса зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания. Для того чтобы для нескольких интегрированных в контур охлаждения теплообменников, таких как в частности каналы охлаждения корпуса блока цилиндров и головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а также теплообменник системы отопления для отопления салона приводимого в движение силовой установкой внутреннего сгорания автомобиля, достигать индивидуально адаптированные объемные потоки охлаждающего средства, в контур охлаждения интегрировано множество управляемых в каждом случае индивидуально регулировочных клапанов. Кроме того, DE 103 42 935 A1 раскрывает то, что каналы корпуса блока цилиндров и головки блока цилиндров подключены параллельно, вследствие чего создаются условия для того, чтобы регулировать мощность охлаждения для этих компонентов индивидуально. Известная из DE 103 42 935 A1 система охлаждения относительно сложна.

В DE 100 47 080 A1 раскрыт двигатель внутреннего сгорания с корпусом блока цилиндров и головкой блока цилиндров, которые в каждом случае имеют каналы охлаждающего средства, которые являются частью контура охлаждения. Охлаждающее средство подается наносом охлаждающего средства сначала в интегрированную в корпус блока цилиндров распределительную рамку, которая выполнена в виде каналов, открытых к плоскости раздела с головкой блока цилиндров. Исходя из распределительной рамки, охлаждающее средство поступает в каналы охлаждающего средства корпуса блока цилиндров, а также через отверстия в расположенном между корпусом блока цилиндров и головкой блока цилиндров уплотнении головки блока цилиндров в каналы охлаждающего средства головки блока цилиндров. Вследствие этого двигатели внутреннего сгорания, которые используют идентичные корпуса блока цилиндров и идентичные головки блока цилиндров, посредством использования уплотнений головки блока цилиндров с имеющими различные размеры сквозными отверстиями для охлаждающего средства могут адаптироваться в отношении распределения охлаждающего средства между корпусом блока цилиндров и головкой блока цилиндров.

Также в DE 10 047 081 A1 раскрыта силовая установка внутреннего сгорания с системой охлаждения, у которой поток охлаждающего средства через каналы охлаждающего средства, которые с одной стороны выполнены в корпусе блока цилиндров, а с другой стороны в головке блоке цилиндров, может регулироваться при помощи распределительного устройства в зависимости от расположенных в каналах охлаждающего средства термостатных клапанов. При этом во время фазы прогрева силовой установки внутреннего сгорания предусмотрено проводить через корпус блока цилиндров лишь такое количество охлаждающего средства, которое необходимо для выведения паровых пузырей и для обогрева имеющегося там термостатного клапана, и через головку блоку цилиндров проводить лишь такое количество охлаждающего средства, которое необходимо для выведения паровых пузырей, для обогрева имеющегося там термостатного клапана и при необходимости для предусмотренной тепловой мощности подключенного ниже по потоку теплообменника системы отопления.

Исходя из этого уровня техники, в основе изобретения лежала задача создать в силовой установке внутреннего сгорания с системой охлаждения, которая включает в себя несколько компонентов, наиболее простым и экономичным образом условия для адаптации потока охлаждающего средства через отдельные компоненты.

Эта задача решается с помощью силовой установки внутреннего сгорания согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания являются предметами зависимых пунктов формулы изобретения и проистекают из последующего описания изобретения.

В основе изобретения лежит идея, что посредством "умной" последовательности подключения и соответственно отключения отдельных компонентов системы охлаждения, которые должны регулироваться относительно прохождения сквозь них охлаждающего средства, они могут регулироваться при помощи лишь одного управляемого исполнительного механизма.

Для этого в силовой установки внутреннего сгорания, которая имеет по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания и систему охлаждения, причем система охлаждения включает в себя по меньшей мере один насос охлаждающего средства, основной охладитель, теплообменник системы отопления, обходящую теплообменник системы отопления обводную линию, каналы охлаждающего средства в двигателе внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство с (предпочтительно электрическим, при необходимости гидравлическим и/или пневматическим) исполнительным механизмом для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости от, по меньшей мере, одной локальной температуры охлаждающего средства, согласно изобретению предусмотрено то, что при приведении в действие исполнительного механизма в одном направлении (управления или движения) регулировочное устройство

- в первом положении допускает поток охлаждающего средства через двигатель внутреннего сгорания и теплообменник системы отопления и блокирует поток охлаждающего средства через обводную линию, а также теплообменник с окружающей средой;

- во втором положении дополнительно допускает поток охлаждающего средства через обводную линию; и

- в третьем положении дополнительно допускает поток охлаждающего средства через основной охладитель.

Это исполнение силовой установки внутреннего сгорания уже при помощи лишь одного исполнительного механизма делает возможным предпочтительное регулирование и распределение охлаждающего средства в системе охлаждения.

В частности, при этом может быть предусмотрено то, что в первом положении регулировочного устройства лишь относительно небольшой объемный поток охлаждающего средства перекачивается насосом охлаждающего средства через малый (обходящий основной охладитель) контур охлаждения системы охлаждения, причем охлаждающее средство проходит лишь двигатель внутреннего сгорания (по меньшей мере, частично) и теплообменник системы отопления. Вследствие того, что лишь относительно небольшой объемный поток охлаждающего средства перекачивается через двигатель внутреннего сгорания, в частности после холодного запуска силовой установки внутреннего сгорания может достигаться быстрый нагрев соответствующей части охлаждающего средства и, следовательно, относительно раннее вступление в действие теплообменника системы отопления и тем самым отопления автомобиля, для привода которого предпочтительно предусмотрена силовая установка внутреннего сгорания.

Следовательно, под "теплообменником системы отопления" понимается теплообменник, в котором происходит переход тепла от охлаждающего средства системы охлаждения в окружающий воздух, который предусмотрен для обогрева салона автомобиля. Таким образом, теплообменник системы отопления представляет собой, так же как и основной охладитель, теплообменник с окружающей средой.

Затем благодаря подключению обводной линии во втором положении регулировочного устройства может при увеличении эксплуатационной температуры силовой установки внутреннего сгорания предотвращаться перегрев системы охлаждения, благодаря тому, что далее в малом контуре охлаждения и таким образом в обход основного охладителя, через двигатель внутреннего сгорания перекачивается больший объемный поток охлаждающего средства. При этом обходящая теплообменник системы отопления обводная линия может быть предпочтительной, так как максимальный объемный поток через теплообменник системы отопления, ограниченный поперечными сечениями направляющих потока теплообменника системы отопления и ведущих к нему и от него линий системы охлаждения, предпочтительно рассчитан относительно небольшим, и, следовательно, не весь объемный поток охлаждающего средства может и должен проводиться во втором положении регулировочного устройства через теплообменник системы отопления. В частности, это справедливо, так как может быть предусмотрено то, что охлаждающее средство проходит через теплообменник системы отопления в первом и во всех последующих положениях регулировочного устройства.

Затем в третьем положении регулировочного устройства происходит подключение основного охладителя, который посредством перехода тепла от охлаждающего средства в окружающий воздух служит в частности единственной цели охлаждения охлаждающего средства. Таким образом, может быть предусмотрено то, что в третьем положении регулировочного устройства охлаждающее средство перекачивается в большом контуре охлаждения системы охлаждения.

Для того чтобы обеспечивать то, что в третьем положении все охлаждающее средство проводится через теплообменник системы отопления и основной охладитель, в предпочтительном варианте осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания может быть предусмотрено, что регулировочное устройство в третьем положении снова блокирует поток охлаждающего средства через обводную линию.

Кроме того, в предпочтительном далее варианте осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания может быть предусмотрено нулевое положение для регулировочного устройства, находящееся перед первым положением. При этом предусмотрено то, что регулировочное устройство в этом нулевом положении блокирует поток охлаждающего средства через систему охлаждения в целом. Наиболее предпочтительно это может достигаться вследствие того, что регулировочное устройство в нулевом положении перекрывает систему охлаждения на участке, который расположен между насосом охлаждающего средства и двигателем внутреннего сгорания и в частности на напорной стороне насоса охлаждающего средства.

Предпочтительное охлаждение двигателя внутреннего сгорания соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания может достигаться, если и корпус блока цилиндров (в частности сам блок цилиндров), и головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания в каждом случае имеет, по меньшей мере, один охлаждающий канал, причем через охлаждающие каналы охлаждающее средство проходит по мере необходимости под управлением регулировочного устройства. При этом может быть в частности предусмотрено то, что регулировочное устройство в первом положении допускает поток охлаждающего средства через канал охлаждающего средства головки блока цилиндров и блокирует поток охлаждающего средства через канал охлаждающего средства корпуса блока цилиндров. Вследствие этого может достигаться то, что во время эксплуатации силовой установки внутреннего сгорания после ее холодного запуска охлаждающее средство проходит только через головку блока цилиндров (и теплообменник системы отопления) силовой установки внутреннего сгорания, которая по сравнению с корпусом блока цилиндров нагружается более высокими температурами и имеет меньшую, воспринимающую в этом режиме работы силовой установки внутреннего сгорания при необходимости еще тепловую энергию от охлаждающего средства массу, вследствие чего может достигаться не только предпочтительный для тепловой мощности теплообменника системы отопления быстрый нагрев охлаждающего средства, но и одновременно также уже охлаждение для головки блока цилиндров. Прохождение же потока через канал охлаждающего средства корпуса блока цилиндров еще не предусмотрено, вследствие чего может достигаться то, что в этом режиме работы может достигаться более быстрый разогрев стенок корпуса блока цилиндров, что положительно сказывается на потерях от трения между цилиндрами и поршнями, а также на характеристике выбросов силовой установки внутреннего сгорания.

Подключение канала охлаждающего средства корпуса блока цилиндров к системе охлаждения происходит предпочтительно лишь в находящемся между вторым положением и третьим положением промежуточном положении регулировочного устройства, причем в этом случае рабочая температура силовой установки внутреннего сгорания может уже быть настолько высока, что охлаждение также корпуса блока цилиндров целесообразно или необходимо.

Кроме того, в предпочтительном далее варианте осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания может быть предусмотрено то, что перемещение между, по меньшей мере, двумя из положений регулировочного устройства может быть ступенчатым или бесступенчатым, так что регулировочное устройство может устанавливаться на одну или несколько частичных ступеней и также может удерживаться в них. Вследствие этого может достигаться дополнительно улучшенная адаптация прохождения отдельных компонентов охлаждающим средством в зависимости от фактической потребности. Такое исполнение силовой установки внутреннего сгорания может быть целесообразным в частности в том случае, если насос охлаждающего средства не может регулироваться вне зависимости от своего числа оборотов подачи в отношении объемного потока подачи. Это может иметь место в частности при приводимом в действие напрямую двигателем внутреннего сгорания насосе охлаждающего средства.

Далее может быть предусмотрено то, что регулировочное устройство в зависимости от эксплуатационного поля характеристик силовой установки внутреннего сгорания может перемещаться между, по меньшей мере, двумя положениями регулировочного устройства и в частности между вторым положением и третьим положением. В таком эксплуатационном поле характеристик в частности нагрузка может быть заложена через число оборотов, с которым эксплуатируется силовая установка внутреннего сгорания. Вследствие этого переход тепла от охлаждающего средства в окружающий воздух в основном охладителе может предпочтительным образом регулироваться в зависимости от режима работы и, следовательно, от производства тепла силовой установкой внутреннего сгорания. Это позволяет температуру охлаждающего средства, например, удерживать максимально постоянной или при необходимости устанавливать на определенное значение (диапазон значений), которое может зависеть в частности также от режима работы силовой установки внутреннего сгорания. В частности, при относительно низкой нагрузке и/или числе оборотов может устанавливаться более высокая температура охлаждающего средства, которая может приводить к соответственно высокой температуре масла и тем самым к относительно низким потерям от трения. При более же высокой нагрузке и/или числе оборотов температура охлаждающего средства может понижаться для защиты двигателя внутреннего сгорания от тепловой перегрузки. Вследствие этого могут создаваться условия также для упреждающей регулировки температуры охлаждающего средства, которая, в отличие, например, от соответствующей регулировки при помощи датчика температуры, выполнена без реакции на уже произошедшее изменение температуры. При этом наиболее предпочтительно может быть предусмотрено то, что перемещение между, по меньшей мере, двумя положениями в зависимости от эксплуатационного поля характеристик силовой установки внутреннего сгорания предусмотрено ступенчатым или бесступенчатым.

В конструктивно хорошо реализуемом варианте осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания может быть предусмотрено то, что регулировочное устройство включает в себя перемещаемый исполнительным механизмом в поступательном и/или вращательном движении шиберный затвор, чье вызванное исполнительным механизмом движение приводит к соответствующему положениям регулировочного устройства закрытию или освобождению входов и/или выходов, которые соединяют регулировочное устройство с проведением охлаждающего средства с соответствующими компонентами системы охлаждения.

Возможно, может быть также предпочтительным, если регулировочное устройство включает в себя больше чем один шиберный затвор, причем в этом случае предпочтительно предусмотрено то, что лишь один первый из шиберных затворов перемещается исполнительным механизмом, в то время как перемещение другого или других шиберных затворов (по меньшей мере, на одном участке движения первого шиберного затвора) вызывается первым шиберным затвором.

Оказалось конструктивно предпочтительным, если регулировочное устройство включает в себя перемещаемый исполнительным механизмом первый шиберный затвор и перемещаемый первым шиберным затвором второй шиберный затвор, причем второй шиберный затвор предусмотрен (предпочтительно исключительно) для достижения нулевого положения регулировочного устройства, в котором регулировочное устройство в положении затвора блокирует поток охлаждающего средства через систему охлаждения в целом. При этом наиболее предпочтительно может быть предусмотрено то, что первый шиберный затвор увлекает в движение на своем диапазоне перемещения второй шиберный затвор лишь на участках. Это делает возможными в частности упрощенные исполнения второго шиберного затвора, который в предпочтительном варианте осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания перемещается лишь при перемещении регулировочного устройства между нулевым положением и первым положением (и при необходимости наоборот), в то время как движение второго шиберного затвора при перемещении регулировочного устройства между другими положениями при помощи первого шиберного затвора больше не предусмотрено. Такое соединение первого и второго шиберного затвора может достигаться, например, при помощи сцепной рычажной передачи, механизма мальтийского креста и/или кулачкового механизма.

Фиксация положения для непостоянно при определенных условиях сцепленного с первым шиберным затвором второго шиберного затвора может основываться в частности на силовом замыкании, благодаря тому, что для движения второго шиберного затвора требуются превосходящие силовое замыкание усилия, которые больше чем те усилия, которые возникают вследствие массы второго шиберного затвора, то есть обусловленные инерцией или силой тяжести, и/или благодаря гидравлическому давлению охлаждающего средства на второй шиберный затвор в обусловленных расположением второго шиберного затвора направлениях движения. Альтернативно или дополнительно может быть также предусмотрена фиксация положения с геометрическим замыканием. При этом в частности фиксация положения второго шиберного затвора может осуществляться посредством первого шиберного затвора.

Конструктивно простые и в частности предпочтительные с точки зрения необходимого монтажного пространства варианты осуществления соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания отличаются тем, что шиберный затвор или шиберные затворы выполнены в виде поворотных затворов.

Далее управление исполнительным механизмом регулировочного устройства предпочтительно осуществляется в зависимости от согласованной с двигателем внутреннего сгорания локальной температуры, которая измеряется, таким образом, наиболее предпочтительно в канале охлаждающего средства (наиболее предпочтительно в месте, которое расположено ближе к выходу этого канала охлаждающего средства, чем к входу) и/или на прилегающем к выходу этого канала охлаждающего средства участке системы охлаждения. Для этого соответствующая изобретению силовая установка внутреннего сгорания может иметь датчик температуры охлаждающего средства, который расположен в канале охлаждающего средства двигателя внутреннего сгорания или в прилегающей в направлении потока охлаждающего средства непосредственно к этому каналу охлаждающего средства линии охлаждающего средства.

Если при этом должен быть предусмотрен лишь один датчик температуры, он предпочтительно расположен в канале охлаждающего средства головки блока цилиндров. Однако улучшенная регулировка распределения охлаждающего средства при помощи регулировочного устройства может достигаться вследствие того, что она запускается в зависимости от первой локальной температуры охлаждающего средства в головке блока цилиндров, а также от второй локальной температуры охлаждающего средства в корпусе блока цилиндров. В соответствии с этим может быть предусмотрен первый, расположенный в канале охлаждающего средства головки блока цилиндров датчик температуры охлаждающего средства и второй, расположенный в канале охлаждающего средства корпуса блока цилиндров датчик температуры охлаждающего средства.

Окончания единственного числа у прилагательных и существительных, в частности в формуле изобретения и в разъясняющем формулу изобретения в целом описании, следует понимать как таковые, а не в качестве указания количества. В соответствии с этим конкретизируемые компоненты следует понимать таким образом, что они существуют по меньшей мере в единственном числе и могут существовать во множественном числе.

Далее соответствующая изобретению силовая установка внутреннего сгорания разъясняется более подробно при помощи изображенного на чертеже примера осуществления. На чертеже показаны:

фиг. 1 - соответствующая изобретению силовая установка внутреннего сгорания схематично на блок-схеме;

фиг. 2 - регулировочное устройство для соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания на изображении в разобранном виде;

фиг. 3 - регулировочное устройство согласно фиг. 2 на виде сбоку;

фиг. 4 - регулировочное устройство согласно фиг. 2 и 3 с лишь частично показанным корпусом;

фиг. 5 - исполнительный механизм и приводимые им в действие напрямую или опосредованно шиберные затворы регулировочного устройства согласно фиг. с 2 по 4 на отдельном изображении; и

фиг. 6 - прохождение отдельных компонентов соответствующей изобретению силовой установки внутреннего сгорания согласно фиг. 1 охлаждающим средством в зависимости от различных положений соответствующего регулировочного устройства.

Фиг. 1 схематично показывает соответствующую изобретению силовую установку внутреннего сгорания. Она включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания, который может быть выполнен, например, в виде работающего на бензине или дизеле поршневого двигателя внутреннего сгорания и включает в себя корпус 12 блока цилиндров и головку 14 блока цилиндров. Далее силовая установка внутреннего сгорания имеет еще регулировочное устройство 16 с первым шиберным затвором 18, вторым шиберным затвором 20 и исполнительным механизмом 22. Первый шиберный затвор 18 может перемещаться при помощи исполнительного механизма 22, в то время как второй шиберный затвор 20 на участке возможного общего движения первого шиберного затвора 18 увлекается им в движение.

Регулировочное устройство 16 интегрировано в систему охлаждения силовой установки внутреннего сгорания. Кроме того, в эту систему охлаждения интегрированы еще каналы 24, 26 охлаждающего средства корпуса 12 блока цилиндров и головки 14 блока цилиндров, теплообменник 28 системы отопления, основной охладитель 30, а также насос 32 охлаждающего средства. При этом отдельные компоненты системы охлаждения соединены друг с другом с проведением охлаждающего средства при помощи линий охлаждающего средства. Далее система охлаждения включает в себя еще обводную линию 34, которая в обход и теплообменника 28 системы отопления, и основного охладителя 30 соединяет выход 84 регулировочного устройства 16 с входом 46 насоса 32 охлаждающего средства.

Фиг. с 2 по 5 показывают возможное конструктивное исполнение регулировочного устройства 16 согласно фиг. 1. У этого регулировочного устройства 16 шиберные затворы 18, 20 выполнены в виде поворотных затворов, которые в зависимости от своей соответствующей поворотной ориентации закрывают или освобождают входы и выходы для проходящего через регулировочное устройство 16 охлаждающего средства.

Регулировочное устройство 16 включает в себя корпус 36, в который с возможностью вращения также интегрировано насосное колесо 38 насоса 32 охлаждающего средства, выполненного в виде лопастного насоса. Вращение насосного колеса 38 и тем самым подача охлаждающего средства в системе охлаждения вызывается двигателем 10 внутреннего сгорания, для чего коленчатый вал (не изображен) двигателя 10 внутреннего сгорания соединен ременной передачей с валом 40 для насосного колеса 38. Из ременной передачи на фиг. 2 показано лишь соединенное с валом 40 колесо 42 ременной передачи насоса 32 охлаждающего средства.

Для подачи охлаждающего средства оно подводится к насосному колесу 38 через первый вход 44 и второй вход 46 насоса 32 охлаждающего средства. Первый вход 44 соединен при помощи линии охлаждающего средства с выходом 50 основного охладителя 30. Второй вход 46 соединен при помощи линий охлаждающего средства и с обводной линией 34 и с выходом 52 теплообменника 28 системы отопления. При этом предусмотрено то, что образующая обводную линию 34 линия охлаждающего средства интегрирована в виде канала в корпус 36.

Посредством вращения насосного колеса 38 охлаждающее средство проводится через выполненный внутри корпуса 36 канал 54 охлаждающего средства к первому выходу 56 регулировочного устройства 16. Этот первый выход 56 в нулевом положении 58 регулировочного устройства 16 закрыт запорным элементом 60 находящегося в закрытом положении второго шиберного затвора 20. Вследствие этого заблокирована циркуляция охлаждающего средства через систему охлаждения в целом. В нулевом положении 58 регулировочного устройства 16 первый шиберный затвор 18 находится в такой ориентации, в которой второй выход 62 регулировочного устройства 16, который при помощи линии охлаждающего средства соединен с входом 64 теплообменника 28 системы отопления, закрыт первым запорным элементом 66 первого шиберного затвора 18. Нулевое положение 58 регулировочного устройства 16 предусмотрено для короткого промежутка времени после холодного запуска силовой установки внутреннего сгорания. Холодный запуск силовой установки внутреннего сгорания характеризуется тем, что компоненты силовой установки внутреннего сгорания имеют температуры, которые по существу соответствуют температуре окружающей среды, однако, по меньшей мере, находятся ниже определенной пороговой температуры.

После холодного запуска силовой установки внутреннего сгорания и достижения определенного первого порогового значения для локальной температуры охлаждающего средства, которая измеряется первым, интегрированным вблизи от выхода 68 головки 14 блока цилиндров в канал 26 охлаждающего средства датчиком 70 температуры охлаждающего средства, осуществляется перемещение регулировочного устройства 16 из нулевого положения 58 в первое положение 72 при помощи исполнительного механизма 22. Для этого исполнительный механизм 22 приводится в действие электронной системой 86 управления двигателем внутреннего сгорания, которой передается сигнал датчика 70 температуры охлаждающего средства. При этом может быть предусмотрено то, что перемещение регулировочного устройства 16 из нулевого положения 58 в первое положение 72 в зависимости от измеренной первым датчиком 70 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства вызывается ступенчато или бесступенчато связанным с повышением температуры поворотом первого шиберного затвора 18 и соединенного еще с ним с возможностью поворота второго шиберного затвора 20. При этом может быть также возможным промежуточный обратный поворот шиберных затворов 18, 20. Поворот первого шиберного затвора 18 осуществляется при помощи исполнительного механизма 22, который соединен с первым шиберным затвором 18 при помощи вала 48.

В первом положении регулировочного устройства 16 второй шиберный затвор 20 находится в открытом положении, в котором первый выход 56 больше не закрыт запорным элементом 60, а по существу полностью освобожден. Одновременно первый шиберный затвор 18 находится в ориентации, в которой его первый запорный элемент 66 больше не закрывает второй выход 62, а по существу полностью освобождает. Одновременно второй запорный элемент 74 первого шиберного затвора 18 закрывает находящийся в соединении с выходом 76 корпуса 12 блока цилиндров первый вход 78 регулировочного устройства 16, находящийся в соединении с входом 80 основного охладителя 30 при помощи линии охлаждающего средства третий выход 82 регулировочного устройства 16, а также соединенный с обводной линией 34 четвертый выход 84 регулировочного устройства 16. Таким образом, в первом положении регулировочного устройства 16 происходит вызываемая насосом 32 охлаждающего средства циркулирующая подача охлаждающего средства лишь в малом, включающем в себя насос 32 охлаждающего средства, регулировочное устройство 16, головку 14 блока цилиндров и теплообменник 28 системы отопления контуре охлаждения.

После достижения определенного второго порогового значения для измеренной первым датчиком 70 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров регулировочное устройство 16 перемещается из первого положения 72 во второе положение 88. При этом первый шиберный затвор 18 поворачивается в ориентацию, в которой четвертый выход 84 все больше освобождается вторым запорным элементом 74, вследствие чего обводная линия 34 параллельно к теплообменнику 28 системы отопления интегрируется в малый контур охлаждения. При этом первый вход 78 и третий выход 82 регулировочного устройства 16 по-прежнему закрыты первым шиберным затвором 18. Второй шиберный затвор 20 остается во время этого движения первого шиберного затвора 18 в своем открытом положении, так как он больше не сцеплен с возможностью поворота с первым шиберным затвором 18. Благодаря интеграции обводной линии 34 в контур охлаждения может увеличиваться поданный в целом объемный поток охлаждающего средства, для того чтобы достигать соответственно высокой мощности охлаждения для головки 14 блока цилиндров.

Лишь пофазное поворотное соединение первого шиберного затвора 18 со вторым шиберным затвором 20 вызывается сегментными зубчатыми венцами 94, которые находятся в зацеплении друг с другом лишь в том случае, если первый шиберный затвор 18 поворачивается вперед и назад между нулевым положением 58 и первым положением 72. Фиксация положения второго шиберного затвора 20 в его открытом положении достигается при помощи геометрического замыкания посредством первого шиберного затвора 18, благодаря тому, что прилегающий к сегментному зубчатому венцу 94 первого шиберного затвора 18 кольцевой участок 104 входит в зацепление с прилегающим к сегментному зубчатому венцу 94 второго шиберного затвора 20 вогнутым углублением 106 и перемещается в нем со скольжением при вращении первого шиберного затвора 18.

После достижения определенного третьего порогового значения для измеренной первым датчиком 70 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров и/или после достижения первого определенного порогового значения для локальной температуры охлаждающего средства в корпусе 12 блока цилиндров, измеренной вторым, расположенным вблизи от выхода 76 корпуса 12 блока цилиндров датчиком 90 температуры охлаждающего средства, регулировочное устройство 16 перемещается из второго положения 88 в промежуточное положение 92. При этом первый шиберный затвор 18 поворачивается в ориентацию, в которой второй запорный элемент 74 дополнительно все больше также освобождает первый вход 78 регулировочного устройства 16. Следовательно, вторым запорным элементом 74 удерживается в закрытом состоянии в этом случае лишь еще третий выход 82 регулировочного устройства 16 и тем самым блокируется прохождение охлаждающего средства через основной охладитель 30. Таким образом, в промежуточном положении 92 предусмотрено также прохождение корпуса 12 блока цилиндров охлаждающим средством.

После достижения определенного четвертого порогового значения для измеренной первым датчиком 70 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров и/или после достижения второго определенного порогового значения для измеренной вторым датчиком 90 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в корпусе 12 блока цилиндров и/или в зависимости от сохраненного в электронной системе 86 управления двигателем эксплуатационного поля характеристик силовой установки внутреннего сгорания регулировочное устройство 16 перемещается из промежуточного положения 92 в третье положение 96. При этом происходит все большее освобождение третьего выхода 82 регулировочного устройства 16 и, следовательно, включение основного охладителя 30 в большой в данном случае контур охлаждения, в то время как одновременно в возрастающей степени снова закрывается вторым запорным элементом 74 первого шиберного затвора 18 четвертый выход 84 регулировочного устройства 16 (см. фиг. 6). Вследствие этого обеспечивается то, что за исключением сравнительно небольшой части потока охлаждающего средства, которая проводится через теплообменник 28 системы отопления, охлаждающее средство полностью проводится через основной охладитель 30 и охлаждается в нем посредством перехода тепла в окружающий воздух.

Далее третье положение регулировочного устройства 16 предусмотрено для нерабочего режима силовой установки внутреннего сгорания. Вследствие этого должна реализовываться с одной стороны "безаварийная" функция, посредством которой при дефекте системы охлаждения, который может быть вызван, например повреждениями проводки грызунами в нерабочем режиме приводимого в движение силовой установки внутреннего сгорания автомобиля, может по-прежнему обеспечиваться (функционально ограниченная) работа системы охлаждения. Кроме того, третье положение регулировочного устройства облегчает в нерабочем режиме силовой установки внутреннего сгорания наполнение и опорожнение системы охлаждения в рамках технического обслуживания.

Корпус 36 регулировочного устройства 16 предусмотрен для непосредственного свинчивания с головкой 14 блока цилиндров двигателя 10 внутреннего сгорания на той стороне, которая образует первый выход 56, первый вход 78, а также второй вход 98, который соединен с выходом 68 головки 14 блока цилиндров.

Уплотнение первого шиберного затвора 18 и второго шиберного затвора 20 в корпусе 36 в каждом случае обеспечивается нагруженным пружиной (тарельчатой пружиной 102) кольцеобразным уплотнительным элементом 100.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 двигатель внутреннего сгорания

12 корпус блока цилиндров

14 головка блока цилиндров

16 регулировочное устройство

18 первый шиберный затвор

20 второй шиберный затвор

22 исполнительный механизм

24 канал охлаждающего средства корпуса блока цилиндров

26 канал охлаждающего средства головки блока цилиндров

28 теплообменник системы отопления

30 основной охладитель

32 насос охлаждающего средства

34 обводная линия

36 корпус

38 насосное колесо

40 вал

42 колесо ременной передачи

44 первый вход насоса охлаждающего средства

46 второй вход насоса охлаждающего средства

48 вал

50 выход основного охладителя

52 выход теплообменника системы отопления

54 канал охлаждающего средства

56 первый выход регулировочного устройства

58 нулевое положение регулировочного устройства

60 запорный элемент второго шиберного затвора

62 второй выход регулировочного устройства

64 вход теплообменника системы отопления

66 первый запорный элемент первого шиберного затвора

68 выход головки блока цилиндров

70 первый датчик температуры охлаждающего средства

72 первое положение регулировочного устройства

74 второй запорный элемент первого шиберного затвора

76 выход корпуса блока цилиндров

78 первый вход регулировочного устройства

80 вход основного охладителя

82 третий выход регулировочного устройства

84 четвертый выход регулировочного устройства

86 электронная система управления двигателем

88 второе положение регулировочного устройства

90 второй датчик температуры охлаждающего средства

92 промежуточное положение регулировочного устройства

94 сегментный зубчатый венец

96 третье положение регулировочного устройства

98 второй вход регулировочного устройства

100 уплотнительный элемент

102 тарельчатая пружина

104 кольцевой участок

106 углубление

Изобретение относится к силовым установкам внутреннего сгорания. Силовая установка внутреннего сгорания с двигателем внутреннего сгорания и системой охлаждения, которая включает в себя насос охлаждающего средства, основной охладитель (30), теплообменник (28) системы отопления, обходящую теплообменник (28) системы отопления обводную линию (34), каналы охлаждающего средства в двигателе внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство с исполнительным механизмом для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости от по меньшей мере одной локальной температуры охлаждающего средства, отличается тем, что при приведении в действие исполнительного механизма в одном направлении регулировочное устройство в первом положении (72) допускает поток охлаждающего средства через двигатель внутреннего сгорания и теплообменник (28) системы отопления и блокирует поток охлаждающего средства через обводную линию (34), а также основной охладитель (30); во втором положении (88) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через обводную линию (34) и в третьем положении (96) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через основной охладитель (30). Изобретение обеспечивает наиболее простые и экономичные условия для адаптации потока охлаждающего средства через отдельные компоненты. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Силовая установка внутреннего сгорания, содержащая двигатель (10) внутреннего сгорания и систему охлаждения, которая включает в себя насос (32) охлаждающего средства, основной охладитель (30), теплообменник (28) системы отопления, обходящую теплообменник (28) системы отопления обводную линию (34), каналы (24, 26) охлаждающего средства в двигателе (10) внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство (16) с исполнительным механизмом (22) для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости по меньшей мере от одной локальной температуры охлаждающего средства, причем при приведении в действие исполнительного механизма (22) в одном направлении регулировочное устройство (16)

- в первом положении (72) допускает поток охлаждающего средства через двигатель (10) внутреннего сгорания и теплообменник (28) системы отопления и блокирует поток охлаждающего средства через обводную линию (34), а также основной охладитель (30);

- во втором положении (88) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через обводную линию (34);

- в третьем положении (96) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через основной охладитель (30); и

- в находящемся перед первым положением (72) нулевом положении (58) блокирует поток охлаждающего средства через систему охлаждения,

отличающаяся тем, что регулировочное устройство включает в себя перемещаемый исполнительным механизмом (22) первый шиберный затвор (18) и перемещаемый первым шиберным затвором (18) второй шиберный затвор (20), причем в закрытом положении второго шиберного затвора (20) поток охлаждающего средства через систему охлаждения заблокирован.

2. Силовая установка внутреннего сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что регулировочное устройство (16) в третьем положении (96) снова блокирует поток охлаждающего средства через обводную линию (34).

3. Силовая установка внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что регулировочное устройство (16) в нулевом положении (58) перекрывает систему охлаждения на участке между насосом (32) охлаждающего средства и двигателем (10) внутреннего сгорания.

4. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что двигатель (10) внутреннего сгорания включает в себя корпус (12) блока цилиндров и головку (14) блока цилиндров, причем регулировочное устройство (16) в первом положении (72) допускает поток охлаждающего средства через канал (26) охлаждающего средства головки (14) блока цилиндров и блокирует поток охлаждающего средства через канал (24) охлаждающего средства корпуса (12) блока цилиндров.

5. Силовая установка внутреннего сгорания по п. 4, отличающаяся тем, что регулировочное устройство (16) в находящемся между вторым положением (88) и третьим положением (96) промежуточном положении (92) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через канал (24) охлаждающего средства корпуса (12) блока цилиндров.

6. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что обеспечено ступенчатое или бесступенчатое перемещение между по меньшей мере двумя из положений регулировочного устройства (16).

7. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что первый шиберный затвор (18) увлекает в движение в своем диапазоне перемещения второй шиберный затвор (20) лишь на участках.

8. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что второй шиберный затвор (20) зафиксирован в своем положении силовым и/или геометрическим замыканием, если он не увлекается в движение первым шиберным затвором (18).

9. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что шиберный затвор или шиберные затворы (18, 20) выполнены в виде поворотных затворов.

10. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что предусмотрен расположенный в канале (24, 26) охлаждающего средства двигателя внутреннего сгорания датчик (70, 90) температуры охлаждающего средства.

11. Силовая установка внутреннего сгорания по п. 4, отличающаяся тем, что предусмотрен расположенный в канале (24, 26) охлаждающего средства двигателя внутреннего сгорания датчик (70, 90) температуры охлаждающего средства, при этом предусмотрен расположенный в канале (26) охлаждающего средства головки (14) блока цилиндров первый датчик (70) температуры охлаждающего средства и расположенный в канале (24) охлаждающего средства корпуса (12) блока цилиндров второй датчик (90) температуры охлаждающего средства.

12. Силовая установка внутреннего сгорания по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что регулировочное устройство (16) в зависимости от эксплуатационного поля характеристик двигателя внутреннего сгорания выполнено с возможностью перемещения между вторым положением (88) и третьим положением (96).