СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УЗЕЛ ТЕРМОСТАТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F01P5/14 F01P3/02 F01P7/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Различные варианты осуществления относятся к системе охлаждения для двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Двигатели внутреннего сгорания, как правило, имеют связанную с ними систему охлаждения для терморегулирования и контроля температуры двигателя и компонентов двигателя во время работы. Система охлаждения, например, с жидким хладагентом, может использоваться для охлаждения, как блока цилиндров, так и головки блока цилиндров, а также для обеспечения хладагентом других систем автомобиля.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В соответствии с одним из вариантов осуществления, представлена система охлаждения двигателя с двигателем внутреннего сгорания, образующим рубашку охлаждения головки и рубашку охлаждения блока в конфигурации с разделением потоков. Первый термостат установлен на выходе рубашки охлаждения блока и выполнен с возможностью управления потоком хладагента через нее. Второй термостат установлен так, чтобы принимать поток хладагента из первого термостата и рубашки охлаждения головки.

[0004] В соответствии с другим вариантом осуществления, предоставлен способ охлаждения двигателя. В соответствии с тем, что температура хладагента находится ниже первого порогового значения, первый и второй термостаты ниже по потоку от двигателя в узле термостатов закрываются таким образом, что хладагент протекает через рубашку головки и узел термостатов к насосу, и таким образом, что хладагент в рубашке головки захватывает капельный поток хладагента из рубашки блока через межцилиндровый канал охлаждения, охлаждая, таким образом, межцилиндровое пространство.

[0005] В соответствии с еще одним вариантом осуществления, узел термостатов для системы охлаждения двигателя оснащен корпусом, формирующим впускную камеру и смесительную камеру, соединенные каналом. Термостат блока поддерживается корпусом и выполнен с возможностью выборочно закрывать проход между рубашкой блока и впускной камерой. Основной термостат поддерживается корпусом в смесительной камере и выполнен с возможностью выборочно блокировать канал для регулирования потока через радиатор.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] На фиг. 1 показана схема двигателя внутреннего сгорания, выполненного с возможностью осуществления раскрытых вариантов осуществления;

[0007] На фиг. 2 показана схема системы охлаждения для использования с двигателем на фиг. 1 в соответствии с одним из вариантов осуществления;

[0008] На фиг. 3 показан вид в аксонометрии сверху блока цилиндров двигателя для использования с системой охлаждения на фиг. 2;

[0009] На фиг. 4 показан вид в разрезе блока цилиндров и двигателя на фиг. 3

[0010] На фиг. 5 показан вид в разрезе двигателя и узла термостатов на фиг. 2;

[0011] На фиг. 6 показан другой вид в разрезе двигателя и узла термостатов на фиг. 2;

[0012] На фиг. 7 показан вид в аксонометрии сверху корпуса термостатов для использования с системой на фиг. 2; и

[0013] На фиг. 8 показан вид в аксонометрии сзади корпуса термостатов на фиг. 6.

ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] В соответствии с требованиями, в данном документе приведены подробные варианты осуществления настоящего изобретения; тем не менее, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются просто примерами изобретения, которые могут быть осуществлены в различных и альтернативных формах. Рисунки не обязательно приведены в масштабе; некоторые признаки могут быть преувеличены или минимизированы для подробного изображения конкретных компонентов. Таким образом, конкретные структурные и функциональные подробности, раскрытые в данном документе, не должны интерпретироваться как ограничивающие, а только в качестве типичной основы для обучения специалистов в данной области техники использовать настоящее изобретение различными способами.

[0015] На фиг. 1 показана схема двигателя 20 внутреннего сгорания. Двигатель 20 внутреннего сгорания имеет множество цилиндров 22, при этом показан один цилиндр. В одном из примеров, двигатель 20 имеет цилиндры 22, расположенные в ряд, в еще одном примере, цилиндры 22 могут быть с соприкасаемыми стенками. Двигатель 20 имеет камеру 24 сгорания, связанную с каждым цилиндром. 22. Цилиндр 22 образован стенками 32 цилиндра и поршнем 34. Поршень 34 соединен с коленчатым валом 36. Камера 24 сгорания сообщается по текучей среде с впускным коллектором 38 и выпускным коллектором 40. Впускной клапан 42 регулирует поток из впускного коллектора 38 в камеру 24 сгорания. Выпускной клапан 44 регулирует поток из камеры 24 сгорания в выпускной коллектор 40. Для управления работой двигателя впускной и выпускной клапаны 42, 44 могут работать различными известными из уровня техники способами.

[0016] Топливный инжектор 46 подает топливо из топливной системы непосредственно в камеру 24 сгорания, так что двигатель представляет собой двигатель с непосредственным впрыском. С двигателем 20 может использоваться система впрыска топлива высокого или низкого давления, или, в других примерах, может использоваться впрыск во впускной канал. Система зажигания содержит свечу 48 зажигания, регулируемую для обеспечения энергией в виде искры для воспламенения топливно-воздушной смеси в камере 24 сгорания. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие системы подачи топлива и системы или способы зажигания, в том числе и с воспламенением от сжатия.

[0017] Двигатель 20 содержит контроллер и различные датчики, выполненные с возможностью подачи сигналов на контроллер для использования при регулировании подачи в двигатель воздуха и топлива, угла опережения зажигания, мощности и крутящего момента двигателя, и т.п.Датчики двигателя могут содержать, но не ограничиваются этим, датчик содержания кислорода в выпускном коллекторе 40, датчик температуры хладагента двигателя, датчик положения педали акселератора, датчик давления воздуха в коллекторе (ДВК) двигателя, датчик положения двигателя для определения положения коленчатого вала, датчик массового расхода воздуха во впускном коллекторе 38, датчик положения дросселя, и т.п.

[0018] В некоторых вариантах осуществления, двигатель 20 используется в качестве единственного первичного двигателя в автомобиле, таком как обычный автомобиль, или автомобиль, эксплуатируемый с частыми остановками. В других вариантах осуществления, двигатель может использоваться в автомобиле с гибридным приводом, в котором доступен дополнительный первичный двигатель, такой как электродвигатель, для обеспечения дополнительной энергией для приведения автомобиля в движение.

[0019] Каждый цилиндр 22 может работать по четырехтактному циклу, содержащему такт впуска, такт сжатия, такт воспламенения, и такт выпуска. В других вариантах осуществления двигатель может работать по двухтактному циклу. Во время такта впуска впускной клапан 42 открывается, а выпускной клапан 44 закрывается, в то время как поршень 34 движется от верхней части цилиндра 22 к нижней части цилиндра 22, для поступления воздуха из впускного коллектора в камеру сгорания. Положение поршня 34 в верхней части цилиндра 22 широко известно как верхняя мертвая точка (ВМТ). Положение поршня 34 в нижней части цилиндра широко известно как нижняя мертвая точка (НМТ).

[0020] Во время такта сжатия впускной и выпускной клапаны 42, 44 закрыты. Поршень 34 движется от нижней части к верхней части цилиндра 22 для сжатия воздуха в камере 24 сгорания.

[0021] Затем топливо поступает в камеру 24 сгорания и воспламеняется. На показанном двигателе 20 топливо впрыскивается в камеру 24 и затем воспламеняется с использованием свечи 48 зажигания. В других примерах, топливо может воспламеняться с использованием воспламенения от сжатия.

[0022] Во время такта расширения воспламененная топливно-воздушная смесь в камере 24 сгорания расширяется, тем самым заставляя поршень 34 двигаться от верхней части цилиндра 22 к нижней части цилиндра 22. Движение поршня 34 вызывает соответствующее движение на коленчатом валу 36 и обеспечивает выходной механический крутящий момент от двигателя 20.

[0023] Во время такта выпуска впускной клапан 42 остается закрытым, а выпускной клапан 44 открывается. Поршень 34 движется от нижней части цилиндра к верхней части цилиндра 22 для удаления отработавших газов и продуктов сгорания из камеры 24 сгорания, уменьшая объем камеры 24. Отработавшие газы вытекают из цилиндра 22 сгорания в выпускной коллектор 40 и в систему нейтрализации отработавших газов, такую как каталитический нейтрализатор.

[0024] Положения впускного и выпускного клапанов 42, 44 и их синхронизация, а также синхронизация впрыска топлива и регулировка угла опережения зажигания могут различаться для разных тактов двигателя.

[0025] Двигатель 20 содержит систему 70 охлаждения для удаления тепла от двигателя 20. Один из вариантов осуществления системы 70 охлаждения раскрыт ниже более подробно со ссылками на фиг. 2. Система 70 охлаждения может быть интегрирована в двигатель 20 как один или более контуров охлаждения. Система 70 охлаждения может содержать жидкий хладагент в качестве рабочей текучей среды. Хладагент, такой как вода, в системе 70 охлаждения протекает из области высокого давления в направлении области более низкого давления.

[0026] Система 70 охлаждения имеет один или более насосов 74, и может также содержать один или более клапанов, термостатов и т.п.для регулирования потока или давления хладагента, или направления хладагента внутри системы 70. Система 70 охлаждения может также содержать различные теплообменники, такие как радиатор 76, где тепло передается от хладагента в окружающую среду, или хладагент используется для охлаждения или нагрева других компонентов двигателя или автомобиля и/или рабочих текучих сред.

[0027] По меньшей мере, некоторые из каналов охлаждения в блоке 80 цилиндров образуют рубашку охлаждения, окружающую и примыкающую к одному или более из цилиндров 22 и перегородки цилиндров, образованные между соседними цилиндрами 22. Подобным образом, по крайней мере, некоторые из каналов охлаждения в головке 82 цилиндров могут примыкать к одной или более из камер 24 сгорания и цилиндров 22, и перегородкам цилиндров, образованным между камерами 24 сгорания, выпускными клапанами, седлами выпускных клапанов, и другими компонентами.

[0028] Головка 82 цилиндров соединена с блоком 80 цилиндров для образования цилиндров 22 и камер 24 сгорания. Прокладка 84 головки расположена между блоком 80 цилиндров и головкой 82 цилиндров для обеспечения герметичности цилиндров 22. Прокладка 84 может также иметь различные пазы, отверстия, или т.п. для соединения по текучей среде каналов охлаждения в блоке 80 и головке 82.

[0029] На фиг. 2 показана схема системы 100 охлаждения для использования с двигателем на фиг. 1 в соответствии с одним из вариантов осуществления, например, как система 70 охлаждения. Система 100 охлаждения подает хладагент в блок 102 цилиндров и головку 104 цилиндров. Система 100 охлаждения может также подавать хладагент в другие компоненты автомобиля, компоненты двигателя, или компоненты системы охлаждения, такие как теплообменник рециркуляции отработавших газов (РОГ), турбонагнетатель, интеркулер теплообменника для турбонагнетателя, теплообменник, такой как отопитель для системы ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование) автомобиля, теплообменник смазки двигателя, емкость с дегазатором, и т.п.Для упрощения схемы, эти компоненты не показаны.

[0030] Система 100 охлаждения имеет насос 106, который подает сжатый хладагент на выход 108 насоса. Хладагент на выходе насоса разделяется или расщепляется между блоком 102 и головкой 104 по схеме раздельных потоков или параллельных потоков. Каналы охлаждения на выходе насоса могут быть интегрированы в качестве внутренних каналов в двигателе, например, блоке 102 цилиндров. Примеры насоса и/или каналов охлаждения, подающих поток хладагента в двигатель, и разделяющие поток между блоком и головкой, представлены в заявке на патент США №14/726,759, поданной 1 июня 2015 года и заявке на патент США №14/825,577, поданной 13 августа 2015 года, описания которых полностью включены в данный документ посредством ссылок.

[0031] Хладагент поступает в рубашку охлаждения для блока на участке 110, и хладагент поступает в рубашку охлаждения для головки на участке 112.

[0032] Система 100 охлаждения имеет два термостата, расположенных ниже по потоку от двигателя. Первый термостат 114 упоминается в настоящем документе как термостат блока. Второй термостат 116 упоминается в настоящем документе как термостат радиатора. В некоторых примерах, термостаты 114, 116 могут быть выполнены как встроенное устройство, или в едином корпусе или блоке как раскрыто ниже.

[0033] Термостат 114 блока имеет вход 118, который принимает хладагент из рубашки охлаждения блока 102. Термостат 114 блока имеет выход 120, который подает хладагент в смесительную камеру выше по потоку от насоса 106 или на вход 122 насоса. Например, когда термостат 114 открыт или находится в первом положении, хладагент поступает из блока 102 на вход 122 насоса. Когда термостат 114 закрыт или находится во втором положении, хладагент не поступает через термостат 114, таким образом, что отвод 118 хладагента из рубашки охлаждения блока закрыт или заблокирован. Обратим внимание, что даже когда термостат 114 закрыт, в рубашке блока 102 находится стоячий сжатый хладагент через вход 110.

[0034] Основной термостат 116 имеет вход 124, который принимает хладагент из теплообменника 126, такого как радиатор. Термостат 116 также имеет соединение 128 по текучей среде. Соединение 128 по текучей среде находится в сообщении по текучей среде с выходом из рубашки 130 охлаждения головки и входом в теплообменник 132. Поток через соединение по текучей среде изменяется в зависимости от состояния термостата 116. Например, когда термостат 116 находится в первом положении или открыт, поток хладагента через магистраль 124 в термостат открыт, а байпасный путь закрыт, таким образом, что хладагент протекает из основного термостата 116 слева направо через магистраль 128, соединяется с хладагентом из рубашки головки в точке 130, протекает через радиатор 126, и через магистраль 124 на вход 122 насоса. Когда термостат 116 закрыт или находится во втором положении, он действует как байпас для радиатора, и поток хладагента через магистраль 124 заблокирован или закрыт, таким образом, что хладагент не протекает через радиатор, и хладагент из рубашки охлаждения головки в точке 130 протекает через магистраль 128, справа налево, в основной термостат 116, на вход 122 насоса.

[0035] Рубашки охлаждения головки 104 и блока 102 находятся в сообщении по текучей среде друг с другом. Хладагент в блоке 102 протекает через блок в термостат 114 через канал 118. Хладагент в рубашке охлаждения блока 102 также может также протекать в рубашку охлаждения головки 104 через межцилиндровые каналы охлаждения, как раскрыто ниже.

[0036] Рубашка охлаждения головки 104 может содержать одну или более рубашек охлаждения, например, верхнюю и нижнюю рубашку охлаждения головки. Хладагент в головке может протекать через головку 104 и выходить из головки в точке 130. Хладагент в головке 104 может также протекать назад в каналы 170 через блок, к термостатам 114, 116.

[0037] Каждый термостат 114, 116 может быть механическим термостатом, например, имеющим герметичную камеру, содержащую восковой термоэлемент или другой термоэлемент, который плавится и расширяется при заданной температуре или температурном пороге. При достижении установленной температуры, воск плавится и расширяет камеру для приведения в действие стержня или другого механического элемента для перемещения тарелки клапана и открытия клапана. Состав воскового элемента определяет заданную температуру для плавления и приведения в действие термостата. В других примерах, термостат может быть электрически управляемым механизмом, или другим механическим термостатом.

[0038] Два термостата 114, 116 выполнены с возможностью работать и открываться при различных рабочих температурах. Термостат 114 блока имеет более низкую рабочую температуру или более низкую заданную температуру, чем основной термостат 116, так что термостат блока открывается при более низкой температуре хладагента, чем основной термостат 116. В одном из примеров, термостат 114 блока открывается примерно при 70 градусах Цельсия, а основной термостат открывается примерно при 90 градусах Цельсия.

[0039] Обычные системы охлаждения, как правило, выполнены либо в конфигурации последовательных потоков, где хладагент последовательно протекает через блок, а затем головку, или в конфигурации параллельных потоков, где хладагент разделяется и протекает одновременно через блок и головку. Эти обычные системы могут иметь пониженный контроль терморегулирования и температур двигателя при различных режимах эксплуатации, например, после холодного запуска двигателя и в период начального прогрева, что может привести к неравномерным температурам привалочных плоскостей, точкам нагара, особенно в межцилиндровых пространствах, увеличении неравномерности нагрева двигателя и хладагента, и повышенных выбросах газообразных продуктов сгорания.

[0040] Настоящее изобретение предусматривает термостат 114 блока и основной термостат 116, которые оба расположены ниже по потоку от двигателя и выше по потоку от входа насоса, как показано на фиг. 2.

[0041] На фигурах 3-7 изображены различные компоненты двигателя и системы охлаждения для использования с системой охлаждения, показанной на фиг. 2. Показанный пример предусматривает схему циркуляции для управления тепловыми градиентами компонентов блока цилиндров и головки цилиндров, и рабочей температурой двигателя и его компонентов, при первоначальном запуске двигателя, периоде прогрева, и нормальных режимах эксплуатации. Двигатель, система охлаждения, и узел термостатов позволяют двигателю иметь параллельную схему охлаждения с раздельными потоками и управляемым потоком хладагента на основании режима эксплуатации двигателя.

[0042] На фиг. 3 изображен вид сверху блока 102 цилиндров двигателя внутреннего сгорания для использования с системой 100 охлаждения. В одном из примеров, блок 102 цилиндров может использоваться с двигателем 20 на фиг. 1. Блок 102 цилиндров показан имеющим 4 цилиндра 150 с соприкасаемыми стенками, расположенные в ряд, вдоль продольной оси блока 104, хотя предусмотрены и другие количества цилиндров и варианты расположения цилиндров для других вариантов осуществления.

[0043] Блок 102 имеет привалочную плоскость 152, впускную сторону 156, связанную с впуском воздуха и впускными клапанами, и выпускную сторону 154, связанную с отработавшими газами цилиндров и выпускными клапанами. Привалочная плоскость 152 блока 102 выполнена с возможностью сопряжения с соответствующей привалочной плоскостью головки цилиндров, а также с возможностью помещения между ними прокладки головки для обеспечения герметичности цилиндров 150.

[0044] Блок 102 цилиндров содержит рубашку 160 охлаждения, которая окружает внешний периметр или окружность гильз цилиндров или стенок цилиндров. Хладагент протекает в блок 102 из насоса 106, и разделяется внутри блока на поток хладагента, поступающий в рубашку 106 охлаждения блока в 110, и поток хладагента, поступающий в рубашку охлаждения головки в 112.

[0045] Рубашка 160 охлаждения содержит различные каналы охлаждения, которые могут быть выполнены единым целым внутри блока, например, во время процесса литья, процесса формовки, или посредством механической обработки блока 102 после ее формирования. Рубашка 160 охлаждения также содержит межцилиндровые каналы 162 охлаждения, расположенные в межцилиндровых пространствах 162 между соседними цилиндрами. Межцилиндровые каналы 162 охлаждения могут быть выполнены в виде открытых каналов, пазов, или пропилов в привалочной плоскости 152 блока. Межцилиндровые каналы 162 охлаждения могут проходить только частично через межцилиндровое пространство 164. Межцилиндровые каналы охлаждения могут быть связаны по текучей среде с рубашкой 160 охлаждения на впускной стороне 156 двигателя, где хладагент может иметь более низкую температуру по сравнению с выпускной стороной 154 двигателя.

[0046] Хладагент протекает в рубашку охлаждения головки через канал 112 хладагента. Хладагент также может протекать в головку через межцилиндровые каналы 162 охлаждения, как схематично изображено на фиг. 2. Хладагент также может протекать из головки обратно через блок в термостат 114 через каналы 170 или возвратные каналы, что также схематично изображено на фиг. 2. Хотя блок 102 изображен как имеющий два канала 170, он может также быть выполнен с единственным каналом 170 или множеством каналов 170. Следует отметить иметь прямого, неуправляемого соединения по текучей среде с рубашкой 160, хотя они и расположены рядом друг с другом.

[0047] Рассмотрим фиг. 4, где изображен поток через межцилиндровый канал 162 охлаждения блока 102. Хладагент протекает через рубашку 160 охлаждения блока в межцилиндровый канал 162, изображенный как пропил. Затем хладагент протекает через отверстие 182 в прокладке 180 головки в рубашку охлаждения головки цилиндров. Так как термостаты 114, 116 расположены ниже по потоку от двигателя, хладагент внутри рубашки 160 всегда сжат, так как вход 110 поддерживает соединение по текучей среде между выходом 108 насоса и рубашкой 160. В зависимости от состояния термостатов, как будет раскрыто ниже, хладагент может быть стоячим или текущим через рубашку 160.

[0048] На фиг. 5 изображен частичный вид двигателя в разрезе, сделанном через корпус 200 термостатов. Корпус 200 термостатов соединен с блоком 102 и двигателем на выпускной стороне 154, и содержит как термостат 114 блока, так и основной термостат 116.

[0049] Хладагент в рубашке 160 охлаждения блока протекает в корпус 200 термостатов через канал 118. Хладагент из рубашки 190 охлаждения головки протекает в корпус 200 термостатов через канал 170.

[0050] Термостат 114 блока изображен в закрытом положении. По мере роста температуры хладагента, термостат блока открывается при связанной с ним заданной температуре, так что тарелка 220 клапана отодвигается от канала 222 и хладагент протекает из канала 118 через термостат 114, и в область 202 или впускную камеру 202 в корпусе 200, и в байпасную магистраль или магистраль 122 насоса.

[0051] Основной термостат 116 примыкает к термостату 114 блока. Как изображено на фиг. 6, основной термостат 116 находится в закрытом положении, где хладагент внутри области 202 может протекать через канал 206 в смесительную камеру 224 и в байпасную магистраль или магистраль 122 насоса. В закрытом положении, одна из магистралей 128 в радиатор остается в постоянном сообщении по текучей среде с камерой 202, в то время как тарелка 226 клапана основного термостата 116 закрывает или блокирует магистраль 124, как показано на рисунке. Когда температура хладагента повышается до заданной температуры основного термостата 116, основной термостат 116 действует так, что тарелка 228 клапана закрывает канал 204, заставляя таким образом хладагент в области 202 перетекать через магистраль 128 в радиатор 126, назад через возвратную магистраль 124 и смесительную камеру 224, и в насос через магистраль 122.

[0052] Следует отметить, что магистраль 206 является вспомогательной магистралью, которая может быть соединена с отопителем, или использована м другим компонентом автомобиля, двигателя или системы охлаждения.

[0053] На фигурах 7-8 изображены виды в аксонометрии корпуса 200 термостатов или узла 200 термостатов, содержащего различные соединения по текучей среде для системы 100 охлаждения. Корпус 200 термостатов имеет установочные фланцы 210 для соединения и обеспечения герметичности корпуса термостатов с каналами охлаждения на блоке 102 цилиндров. Следует отметить, что установочные фланцы поддерживают раздельные потоки через соединения 118, 170 по текучей среде в корпус 200.

[0054] Корпус 200 также содержит смесительную камеру 224 внутри корпуса для смешивания потоков хладагента из блока цилиндров и головки цилиндров до того, как они протекут в насос или в насос через радиатор. Смесительная камера 224 также служит в качестве камеры, окружающей основной термостат 116.

[0055] Оба термостата 114, 116 содержатся в едином корпусе 200, который содержит байпас и смесительную камеру 224, принимающую хладагент из головки 104, блока 102, радиатора 126, и других компонентов системы охлаждения или контуров текучей среды.

[0056] Во время холодного запуска двигателя при низких температурах хладагента или, когда температура хладагента ниже первого порогового значения (Т1), система 100 охлаждения работает таким образом, что хладагент протекает только через рубашку 190 охлаждения головки, этом присутствует небольшой поток хладагента через каналы 162 охлаждения перегородок цилиндров. Это позволяет охлаждать головку 104 с выпускными каналами, в тоже время позволяя температуре блока 102 и температуре хладагента повышаться до своих рабочих температур. Оба термостата 114, 116 закрыты так, что хладагент протекает из насоса 106 через головку 102 в каналы 170 и камеры 202, 224, а затем обратно в насос 102 через байпас термостата или магистраль 122 насоса для обеспечения более быстрого прогрева двигателя. Хладагент из рубашки 190 головки может также протекать в камеру 202 узла 200 термостатов через канал 128. Во время процесса охлаждения при холодном запуске, система 100 охлаждения предусматривает слабый поток хладагента или капельный поток в каналах 162 перегородок цилиндров и через перегородки 164 цилиндров в блоке 104 на основании потока от стоячего хладагента под большим давлением в рубашке 160 блока к хладагенту с более низким давлением в рубашке 190 головки. Закрытый термостат 114 предотвращает объемный поток хладагента через рубашку 160 блока. Закрытый термостат 116 системы 100 охлаждения предотвращает протекание хладагента через радиатор 126 и другие компоненты, такие как маслоохладитель во время холодного пуска.

[0057] Капельный поток через перегородку цилиндров по каналам 162 охлаждения перегородок цилиндров вызывается потоком, протекающим в рубашке 190 головки, захватывая хладагент в каналах 162 на основании разницы давлений между рубашками 160, 190. Следует отметить что, хотя и обеспечивается капельный поток через перегородки цилиндров для их охлаждения, хладагент в рубашке 160 блока имеет, по существу, стоячий объемный поток для того, чтобы обеспечить повышение температуры блока 102 и хладагента.

[0058] Во время промежуточного режима или режима прогрева при умеренной температуре хладагента или, когда температура хладагента находится выше первого порогового значения (Т1) и ниже второго порогового значения (Т2), система 100 охлаждения работает таким образом, что хладагент протекает только через рубашку 190 охлаждения головки и рубашку 160 охлаждения блока. Это обеспечивает охлаждение головки 104 и блока 102, позволяя при этом температуре хладагента продолжать расти в сторону своих рабочих температур. Термостат 114 блока открывается, в то время как основной термостат 116 остается закрытым. Хладагент протекает из насоса 106, через головку 104 и рубашку 190 головки, и через блок 102 и рубашку 160 блока, в камеру 202 в корпусе термостатов, через канал 204 в смесительную камеру 224, и в магистраль 122 текучей среды для возврата в насос 106. Хладагент может также протекать в камеру 202 узла 200 термостатов через соединение 128 по текучей среде. Закрытый термостат 116 системы 100 охлаждения предотвращает протекание хладагента через радиатор 126 и другие компоненты, такие как маслоохладитель во время прогрева, позволяя температуре хладагента продолжать расти.

[0059] Во время горячего режима при высокой или нормальной температуре хладагента или, когда температура хладагента находится выше второго порогового значения (Т2), система 100 охлаждения работает таким образом, что хладагент протекает через рубашку 190 охлаждения головки и рубашку 160 охлаждения блока, и в радиатор 126. Это обеспечивает охлаждение головки 104 и блока 102, при этом также обеспечивая регулировку температуры хладагента через передачу тепла в радиатор 126. Термостат 114 блока и основной термостат 116 открыты. Хладагент протекает через насос 106, через головку 104 и рубашку 190 головки и через блок 102 и рубашку 160 блока, в камеру 202 в корпусе термостатов, через магистраль 128 в радиатор 126, назад в корпус 200 термостатов из радиатора 126 через магистраль 124, в смесительную камеру 224, и в магистраль 122 текучей среды к насосу 106. Следует отметить, что канал 204 закрыт термостатом 116.

[0060] В таблице ниже приведены рабочие режимы для системы 100 охлаждения.

[0061] Система 100 охлаждения и контролируемый нагрев двигателя и блока могут сократить время прогрева двигателя по сравнению с обычным двигателем с последовательными или параллельными потоками. Единый корпус 200 термостатов, который содержит оба термостата 114, 116, предусматривает смесительную камеру 224 между потоками хладагента, улучшенную герметичность и уменьшение проблем с утечкой хладагента, а также уменьшение компоновочного пространства и затрат, связанных с компонентом.

[0062] Располагая основной термостат 116 и термостат блока 114 ниже по потоку от двигателя, можно регулировать поток во время холодного пуска так, чтобы обеспечить сжатый стоячий поток в блоке 102, поток через головку 104, и непрерывный капельный или слабый поток хладагента через канал 162 перегородок цилиндров к головке для терморегулирования перегородок 164 цилиндров и предотвращения или сокращения точек нагара в блоке.

[0063] Например, во время пуска двигателя, такого как холодный старт с последующим прогревом двигателя, обычная схема потока хладагента для двигателя может не позволить блоку прогреваться так же быстро, как и головка цилиндров. В блоке, межцилиндровая перегородка может прогреваться быстрее, чем близлежащая стенка цилиндра, что приводит к образованию точек термического нагара и соответствующим проблемам с деформацией цилиндров и прокладки головки. Термический градиент привалочной плоскости блока также имеет концентрацию тепла в области межцилиндровых перегородок.

[0064] Система охлаждения в соответствии с настоящим изобретением управляет термическим градиентом, используя схему охлаждения перегородок цилиндров (поток от блока к головке) для охлаждения перегородок цилиндров на двигателе с раздельной конфигурацией охлаждения, где поток хладагента через блок цилиндров останавливается или удерживается стоячим для быстрого прогрева. Такая схема охлаждения перегородок цилиндров позволяет увеличить продолжительность раздельного охлаждения для блока цилиндров, так как происходит непрерывное охлаждение перегородок цилиндров, даже когда объемный поток охладителя через блок цилиндров остановлен или является стоячим. Такой оригинальный постоянный или непрерывный поток через перегородку цилиндров позволяет обеспечить более быстрый прогрев блока цилиндров. Этот межцилиндровый канал предусматривает контроль температуры метала перегородки цилиндров без ослабления конструкции перегородки и нарушения герметичности прокладки головки.

[0065] Межцилиндровые каналы охлаждения или пропилы в межцилиндровых перегородках блока обеспечивают непрерывный поток хладагента, когда поток в водяной рубашке блока остановлен, с использованием термостата 114, расположенного на выходном канале блока.

[0066] Хотя выше и раскрыты примерные варианты осуществления, не следует предполагать, что эти варианты осуществления раскрывают все возможные варианты изобретения. Напротив, используемые в описании формулировки являются описательными формулировками, а не ограничительными формулировками, при этом следует понимать, что различные изменения могут быть сделаны без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Кроме того, признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены для образования дополнительных вариантов осуществления данного изобретения.

Изобретение относится к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Представлена система охлаждения двигателя с двигателем внутреннего сгорания, образующим рубашку охлаждения головки и рубашку охлаждения блока в конфигурации с разделением потоков. Первый термостат установлен на выходе рубашки охлаждения блока и выполнен с возможностью управления потоком хладагента через нее. Второй термостат установлен так, чтобы принимать поток хладагента из первого термостата и рубашки охлаждения головки. Первый и второй термостаты находятся в узле термостатов внутри корпуса. В соответствии с тем, что температура хладагента находится ниже первого порогового значения, первый и второй термостаты ниже по потоку от двигателя в узле термостатов закрываются таким образом, что хладагент протекает через рубашку головки и узел термостатов к насосу, и таким образом, что хладагент в рубашке головки захватывает капельный поток хладагента из рубашки блока через межцилиндровый канал охлаждения, охлаждая, таким образом, межцилиндровое пространство. Изобретение обеспечивает более быстрый прогрев блока цилиндров. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система охлаждения двигателя, содержащая;

двигатель внутреннего сгорания, образующий рубашку охлаждения головки и рубашку охлаждения блока в конфигурации с разделением потоков;

первый термостат, расположенный на выходе рубашки охлаждения блока и выполненный с возможностью управления потоком хладагента через нее; и

второй термостат, расположенный так, чтобы принимать поток хладагента из первого термостата и рубашки охлаждения головки; и

корпус термостатов, который выполняет роль опоры для первого и второго термостатов, при этом корпус определяет первую камеру и вторую камеру, соединенные по текучей среде каналом, при этом первая камера имеет первый проход, соединенный с рубашкой охлаждения блока, второй проход, соединенный с рубашкой охлаждения головки, и третий проход, соединенный с входом в теплообменник, при этом вторая камера имеет четвертый проход, соединенный с выходом из теплообменника, и пятый проход, соединенный с входом в насос;

при этом первый термостат имеет первое положение, которое блокирует первый проход, и второе положение, которое соединяет по текучей среде первый проход и первую камеру; и

при этом второй термостат расположен во второй камере и имеет первое положение, которое блокирует канал, и второе положение, которое блокирует четвертый проход.

2. Система по п. 1, дополнительно содержащая насос, расположенный так, чтобы принимать хладагент из второго термостата и подавать хладагент на вход рубашки охлаждения головки и вход рубашки охлаждения блока.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вторая камера представляет собой смесительную камеру, соединенную с выходом первого термостата, выходом рубашки охлаждения головки и вторым термостатом.

4. Система по п. 3, дополнительно содержащая теплообменник; причем второй термостат выполнен с возможностью прямого соединения по текучей среде смесительной камеры с насосом во втором положении и выполнен с возможностью соединения по текучей среде смесительной камеры с насосом через теплообменник в первом положении.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что первый термостат выполнен с возможностью блокирования потока хладагента на выходе рубашки охлаждения блока в первом положении и выполнен с возможностью соединения по текучей среде рубашки охлаждения блока со смесительной камерой во втором положении.

6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что первый термостат находится в первом положении, когда температура хладагента ниже первой заданной температуры.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что второй термостат находится во втором положении, когда температура хладагента ниже второй заданной температуры, причем вторая температура больше первой температуры.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что рубашка охлаждения головки и рубашка охлаждения блока выполнены в параллельной конфигурации с разделением потоков.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что рубашка охлаждения блока имеет по меньшей мере один межцилиндровый канал охлаждения, который соединен по текучей среде с рубашкой охлаждения головки.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что рубашка охлаждения блока имеет вход блока, соединенный по текучей среде с насосом, и по меньшей мере один межцилиндровый канал охлаждения, соединенный по текучей среде с рубашкой охлаждения головки, образуя первый выход блока, и при этом выход рубашки охлаждения блока представляет собой второй выход блока, соединенный по текучей среде с первым термостатом.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что рубашка охлаждения головки имеет вход головки, соединенный по текучей среде с насосом, межцилиндровый вход, соединенный по текучей среде с первым выходом блока, и второй выход головки, соединенный по текучей среде со вторым термостатом.

12. Узел термостатов хладагента двигателя, содержащий:

корпус, определяющий канал, соединяющий впускную камеру с расположенной ниже по потоку смесительной камерой;

термостат блока, выполненный с возможностью опоры на корпус и выполненный с возможностью выборочно закрывать проход между рубашкой блока и впускной камерой; и

основной термостат, выполненный с возможностью опоры на корпус в смесительной камере и имеющий первое положение, которое блокирует возвратный проход из радиатора в смесительную камеру, и второе положение, которое блокирует указанный канал.

13. Узел термостатов хладагента двигателя по п. 12, отличающийся тем, что основной термостат находится в первом положении, когда температура хладагента ниже первой заданной температуры.

14. Узел термостатов хладагента двигателя по п. 13, отличающийся тем, что термостат блока имеет первое положение, которое блокирует проход между рубашкой блока и впускной камерой, и второе положение, отстоящее от прохода между рубашкой блока и впускной камерой.

15. Узел термостатов хладагента двигателя по п. 14, отличающийся тем, что термостат блока находится в первом положении, когда температура хладагента ниже второй заданной температуры; и

причем первая заданная температура выше второй заданной температуры.