ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2021 года по МПК F01P11/02 F01P3/20 F01P7/16 

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с системой охлаждения. Кроме того, изобретение относится к способу заполнения системы охлаждения такого двигателя внутреннего сгорания охлаждающим средством.

Двигатели внутреннего сгорания для автомобилей имеют, как правило, систему охлаждения, в которой охлаждающее средство прокачивается одним или несколькими насосами, по меньшей мере, в одном контуре охлаждения и при этом поглощает тепловую энергию из интегрированных в контур охлаждения компонентов, в частности из двигателя внутреннего сгорания, а также масляного охладителя и/или охладителя надувочного воздуха. Эта тепловая энергия выдается затем в теплообменнике окружающей среды, так называемом основном охладителе или основном водяном охладителе, а также периодически в отопительном теплообменнике в окружающий воздух, в случае отопительного теплообменника в предусмотренный для кондиционирования салона автомобиля окружающий воздух.

Системы охлаждения современных автомобилей имеют несколько контуров охлаждения. Например, известно предусматривать так называемый большой контур охлаждения или основной контур охлаждения, а также малый контур охлаждения, которые выполнены частично интегрированными друг в друга, и причем при помощи управляемого термостатом клапана охлаждающее средство проводится либо через большой, либо через малый контур охлаждения. Это происходит в зависимости от температуры охлаждающего средства, так что, например, на фазе прогрева (холостой ход) двигателя внутреннего сгорания, когда охлаждающее средство еще не достигло предусмотренного диапазона рабочих температур, оно прокачивается в малом контуре охлаждения, вследствие чего основной охладитель, то есть тот теплообменник окружающей среды, в котором охлаждающее средство охлаждается в основном посредством теплообмена с окружающим воздухом, обходится. Если же охлаждающее средство достигло предусмотренного диапазона рабочих температур, то при помощи управляемого термостатом клапана охлаждающее средство прокачивается в большом контуре охлаждения, так что благодаря переносу тепла из охлаждающего средства в окружающий воздух предотвращается перегрев системы охлаждения. Отопительный же теплообменник в качестве второго теплообменника окружающей среды, как правило, интегрирован в малый контур охлаждения, вследствие чего также уже на фазе прогрева двигателя внутреннего сгорания создаются условия для отопления салона автомобиля.

(Основной) насос охлаждающего средства системы охлаждения приводится в движение, как правило, механически самим двигателем внутреннего сгорания. Его мощность подачи таким образом, как правило, пропорциональна числу оборотов, с которым вращается коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания. Несмотря на то, что с увеличением числа оборотов двигателя внутреннего сгорания в целом также увеличивается потребность в мощности охлаждения, теоретически достигаемая за счет эксплуатации насоса мощность охлаждения во многих рабочих состояниях не соответствует фактической потребности в мощности охлаждения. Так как во всех рабочих состояниях должна иметься в распоряжении достаточно высокая мощность охлаждения, такие приводимые в движение механически насосы имеют многократно избыточные размеры. Стремления сокращать расход топлива автомобилей привели в этой связи к разработке приводимых в движение механически насосов охлаждающего средства, которые могут регулироваться в границах в отношении объемного потока подачи. Такой регулируемый, приводимый в движение механически насос охлаждающего средства известен, например, из DE 10 2010 044 167 A1.

В системах охлаждения современных автомобилей основное регулирование объемного потока охлаждающего средства может осуществляться регулируемыми насосами охлаждающего средства, в то время как распределение объемного потока по отдельным, имеющим в каждом случае отличную потребность охлаждения компонентам может контролироваться управляемыми активно и в частности термостатами клапанами. Например, DE 103 42 935 A1 раскрывает двигатель внутреннего сгорания с контуром охлаждения, который включает в себя приводимый в движение механически самим двигателем внутреннего сгорания насос. Объемный поток подачи насоса зависит таким образом 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 отопительный теплообменник для отопления салона приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания автомобиля, достигать индивидуально адаптированных объемных потоков охлаждающего средства, множество управляемых в каждом случае индивидуально регулировочных клапанов интегрированы в контур охлаждения. DE 103 42 935 A1 раскрывает далее то, что каналы корпуса блока цилиндров и головки блока цилиндров подключены параллельно, вследствие чего создаются условия для того, чтобы индивидуально управлять мощностью охлаждения для этих компонентов. Известная из DE 103 42 935 A1 система охлаждения относительно сложна.

Двигатель внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения описан в DE 10 2014 219 252 A1. Этот двигатель внутреннего сгорания включает в себя регулировочное устройство, которое при помощи перемещающего первый запорный шибер исполнительного элемента и второго, периодически приводимого в совместное движение первым запорным шибером второго запорного шибера делает сравнительно простым образом возможной реализацию адаптированного в зависимости от режима работы подвода охлаждающего средства к различным компонентам системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Для хорошей и, в частности, эффективной мощности охлаждения системы охлаждения автомобиля является важным, чтобы она была максимально полностью вентилируема (удаление воздуха). В соответствии с этим с одной стороны во время процесса заполнения контура охлаждения, в частности при первоначальном заполнении или при повторном заполнении в рамках технического обслуживания, содержащийся в контуре охлаждения воздух, который вытесняется поступающим охлаждающим средством, должен отводиться максимально полностью. Кроме того, во время эксплуатации автомобиля и тем самым системы охлаждения может образовываться газ за счет процессов испарения, который должен надежно отводиться. Это имеет место, в частности, если контур охлаждения рассчитан на рабочую температуру охлаждающего средства, которая находится выше зависящей от давления температуры кипения воды. Вода, которая скапливалась или осаждалась в контуре охлаждения, в этом случае испаряется и должна соответствующим образом отводиться.

Удаление воздуха из системы охлаждения автомобиля осуществляется через так называемую уравнительную емкость. Такая уравнительная емкость имеет помимо этого еще задачу компенсировать термически обусловленные изменения объема охлаждающего средства и заполнена для этого частично воздухом. Для удаления воздуха, по меньшей мере, одна линия удаления воздуха может вести от расположенного, как правило, высоко места системы охлаждения к расположенной еще выше уравнительной емкости. Для компенсации термически обусловленного изменения объема охлаждающего средства предусмотрена далее, по меньшей мере, одна обводная линия, посредством которой может осуществляться обмен охлаждающим средством между уравнительной емкостью и соединенным с ней обводной линией контуром охлаждения.

Исходя из этого уровня техники, в основе изобретения лежала задача у двигателя внутреннего сгорания согласно DE 10 2014 219 252 A1 адаптировать мощность охлаждения системы охлаждения еще лучше согласно существующим потребностям. Кроме того, должна указываться возможность предпочтительного заполнения системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно DE 10 2014 219 252 A1 охлаждающим средством.

Эти задачи решаются с помощью двигателя внутреннего сгорания согласно пункту 1 формулы изобретения. Ставший возможным благодаря соответствующему изобретению исполнению двигателя внутреннего сгорания способ заполнения системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания охлаждающим средством является предметом пункта 10 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания и предпочтительные варианты осуществления соответствующего изобретению способа являются предметами дальнейших пунктов формулы изобретения и/или проистекают из последующего описания изобретения.

Изобретение основывается на том познании, что также уже во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания, на которой первоочередной целью является максимально быстрое достижение определенных диапазонов рабочих температур, по меньшей мере, для некоторых из интегрированных в систему охлаждения компонентов, осуществляется существенный обмен охлаждающим средством между малым в этом случае контуром охлаждения, в котором работает система охлаждения, и уравнительной емкостью. Это приводит к нежелательным потерям тепловой энергии в уравнительной емкости, благодаря которым может замедляться в частности нагрев самого двигателя внутреннего сгорания до достижения диапазона рабочих температур. Этот замедленный нагрев может быть связан с увеличенным расходом топлива, а также с увеличенными выбросами выхлопного газа.

Основной идеей изобретения является, исходя из этого, задерживать обмен охлаждающим средством во время фазы прогрева между активно используемым в этом случае контуром охлаждения и уравнительной емкостью настолько, насколько это возможно, для того чтобы минимизировать описанные потери тепловой энергии. В соответствии с этим должна быть предусмотрена возможность подключать функциональные возможности уравнительной емкости согласно существующим потребностям в системе охлаждения. Для того чтобы одновременно, несмотря на эти функциональные возможности, повышать сложность конструкции системы охлаждения не в значительной степени, согласно изобретению предусмотрено реализовывать эти функциональные возможности предпочтительно за счет дополнительного положения переключения для регулировочного устройства известного из DE 10 2014 219 252 A1 двигателя внутреннего сгорания.

Для этого согласно изобретению предусмотрен двигатель внутреннего сгорания, который имеет, по меньшей мере, один собственно двигатель внутреннего сгорания и систему охлаждения, причем система охлаждения включает в себя, по меньшей мере, один насос охлаждающего средства, основной охладитель, отопительный теплообменник, каналы охлаждающего средства в собственно двигателе внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство с (предпочтительно электрическим, при необходимости гидравлическим и/или пневматическим) исполнительным элементом для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости от, по меньшей мере, одной локальной температуры охлаждающего средства. У такого двигателя внутреннего сгорания предусмотрено согласно изобретению дополнительно то, что регулировочное устройство может соединяться через соединительную линию с уравнительной емкостью охлаждающего средства, и регулировочное устройство при приведении в действие исполнительного элемента в направлении (приведения в действие или движения)

- в первом основном положении допускает поток охлаждающего средства через каналы охлаждающего средства собственно двигателя внутреннего сгорания, а также через отопительный теплообменник и блокирует поток охлаждающего средства через основной охладитель и помимо этого закрывает соединительную линию,

- во втором основном положении дополнительно освобождает соединительную линию и

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

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

В частности может быть при этом предусмотрено, что в первом положении регулировочного устройства лишь относительно небольшой объемный поток охлаждающего средства прокачивается насосом охлаждающего средства через (обходящий основной охладитель) малый контур охлаждения системы охлаждения, причем поток проходит лишь через двигатель внутреннего сгорания (по меньшей мере, частично) и отопительный теплообменник. Вследствие того, что лишь относительно небольшой объемный поток охлаждающего средства прокачивается через двигатель внутреннего сгорания, может после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания достигаться быстрое нагревание соответствующего частичного количества охлаждающего средства и, следовательно, относительно раннее задействование отопительного теплообменника и тем самым осуществление отопления автомобиля, для приведения в движение которого предпочтительно предусмотрен этот двигатель внутреннего сгорания.

Под понятием ʺотопительный теплообменникʺ понимается теплообменник, в котором осуществляется перенос тепла от охлаждающего средства системы охлаждения на окружающий воздух, который предусмотрен для отопления салона автомобиля.

По сравнению с двигателем внутреннего сгорания согласно DE 10 2014 219 252 A1, у соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания достигается при помощи регулировочного устройства дополнительно отвечающая потребностям (проводящая текучую среду) интеграция уравнительной емкости охлаждающего средства в систему охлаждения. Освобождение соединительной линии регулировочным устройством лишь во втором основном положении может при этом позволить после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания производить удаление воздуха, соответственно, компенсирование изменения объема охлаждающего средства при помощи уравнительной емкости лишь в том случае, если это требуется на основе уже существенного нагрева охлаждающего средства в собственно двигателе внутреннего сгорания. Вследствие этого может предотвращаться то, что на максимально быстрый нагрев собственно двигателя внутреннего сгорания после холодного пуска двигателя внутреннего сгорания отрицательно влияет потеря тепловой энергии в уравнительной емкости.

В третьем основном положении регулировочного устройства осуществляется затем подключение основного охладителя, который за счет переноса тепла от охлаждающего средства на окружающий воздух предотвращает в частности с исключительной целью охлаждения охлаждающего средства перегрев системы охлаждения или интегрированных в нее компонентов. Таким образом, может быть предусмотрено то, что в третьем положении регулировочного устройства охлаждающее средство прокачивается в большом контуре охлаждения системы охлаждения.

Говоря о соединяющей уравнительную емкость с регулировочным устройством соединительной линии, речь может предпочтительно идти о линии отвода воздуха, которая соединяет регулировочное устройство с участком уравнительной емкости, который предусмотрен для приема воздуха во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого может одновременно достигаться эффективное удаление воздуха из регулировочного устройства. Однако принципиально также возможно, что, говоря о соединительной линии, речь идет об обводной линии, которая соединяет регулировочное устройство с участком уравнительной емкости, который предусмотрен для приема охлаждающего средства во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания.

Однако, соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания создает условия не только для предпочтительного, соответствующего потребностям удаления воздуха из системы охлаждения во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, но и для предпочтительного заполнения системы охлаждения охлаждающим средством, в частности при неработающем двигателе внутреннего сгорания, например в рамках работ по монтажу или техническому обслуживанию. Для этого согласно соответствующему изобретению способу может быть предусмотрено, что регулировочное устройство переводится для заполнения системы охлаждения в третье основное положение, в котором обеспечено не только по существу полное распределение охлаждающего средства внутри системы охлаждения, но и удаление вытесненного введенным охлаждающим средством воздуха из системы охлаждения через по-прежнему свободную в третьем основном положении соединительную линию.

Соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания может предпочтительно включать в себя дополнительно обходящий отопительный теплообменник обвод, причем в этом случае может быть помимо этого предусмотрено, что регулировочное устройство при приведении в действие исполнительного элемента

- в первом основном положении и предпочтительно также во втором основном положении блокирует поток охлаждающего средства через обвод, а также основной охладитель и

- в следующем за вторым основным положением первом промежуточном положении дополнительно допускает поток охлаждающего средства через обвод.

Благодаря подключению обвода в первом промежуточном положении регулировочного устройства, при увеличении рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания может предотвращаться перегрев системы охлаждения, благодаря тому, что по-прежнему в малом контуре охлаждения и таким образом в обход основного охладителя прокачивается через собственно двигатель внутреннего сгорания больший объемный поток охлаждающего средства. При этом обходящий отопительный теплообменник обвод может быть предпочтительным, так как максимальный объемный поток через отопительный теплообменник, ограниченный поперечными сечениями направляющих каналов отопительного теплообменника и ведущих к нему и от него линий системы охлаждения, рассчитан предпочтительно относительно небольшим, и, следовательно, не весь объемный поток охлаждающего средства может и должен проводиться во втором положении регулировочного устройства через отопительный теплообменник. Это справедливо в частности, так как может быть предусмотрено, что охлаждающее средство проходит через отопительный теплообменник в первом основном положении и во всех этих последующих положениях регулировочного устройства.

Для того чтобы обеспечивать то, что в третьем основном положении все охлаждающее средство проводится через отопительный теплообменник и основной охладитель, в предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может быть предусмотрено, что регулировочное устройство в третьем основном положении снова блокирует поток охлаждающего средства через обвод.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может быть помимо этого предусмотрено нулевое положение для регулировочного устройства, которое находится перед первым основным положением. При этом предусмотрено, что регулировочное устройство в этом нулевом положении полностью блокирует поток охлаждающего средства через систему охлаждения. Это может наиболее предпочтительно достигаться вследствие того, что регулировочное устройство размыкает в нулевом положении систему охлаждения на участке, который расположен между насосом охлаждающего средства и собственно двигателем внутреннего сгорания и, в частности, на напорной стороне насоса охлаждающего средства.

Предпочтительное охлаждение собственно двигателя внутреннего сгорания соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может достигаться, если и корпус блока цилиндров (в частности корпус картера), и головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания в каждом случае имеют, по меньшей мере, один канал охлаждения, причем каналы охлаждения под управлением регулировочного устройства проходятся охлаждающим средством в соответствии с потребностями. При этом может быть, в частности, предусмотрено, что регулировочное устройство в первом основном 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 в режиме двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска охлаждающее средство протекает только через головку блока цилиндров (и отопительный теплообменник) двигателя внутреннего сгорания, которая по сравнению с корпусом блока цилиндров имеет более высокую термическую нагрузку и меньшую, принимающую еще в этом рабочем состоянии двигателя внутреннего сгорания при необходимости тепловую энергию из охлаждающего средства массу, вследствие чего может достигаться не только предпочтительный для отопительной мощности отопительного теплообменника быстрый нагрев охлаждающего средства, но и одновременно также уже охлаждение для головки блока цилиндров. Прохождение же канала охлаждающего средства корпуса блока цилиндров еще не предусмотрено, вследствие чего может достигаться, что в этом рабочем состоянии может достигаться более быстрый нагрев стенок цилиндров корпуса блока цилиндров, что положительно сказывается на потерях от трения между цилиндрами и поршнями, а также на характере выбросов двигателя внутреннего сгорания.

Включение канала охлаждающего средства корпуса блока цилиндров в систему охлаждения происходит предпочтительно только в находящемся между вторым основным положением и третьим основным положением, наиболее предпочтительно в находящемся между первым промежуточным положением и третьим основным положением (втором) промежуточном положении регулировочного устройства, причем в этом случае рабочая температура двигателя внутреннего сгорания может быть уже настолько высока, что охлаждение также корпуса блока цилиндров целесообразно или необходимо.

В одном дальнейшем предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может быть помимо этого предусмотрено, что переключение между, по меньшей мере, двумя положениями регулировочного устройства может быть ступенчатым или бесступенчатым (плавным), так что регулировочное устройство может устанавливаться в одну или несколько частичных ступеней, а также удерживаться в них. Вследствие этого может достигаться еще более улучшенная адаптация протекания отдельных компонентов охлаждающим средством в зависимости от фактической потребности. Такое исполнение двигателя внутреннего сгорания может быть целесообразным в частности в том случае, если насос охлаждающего средства не может регулироваться независимо от своего числа оборотов подачи в отношении объемного потока подачи. Это может иметь место в частности при приводимом в движение непосредственно собственно двигателем внутреннего сгорания насосе охлаждающего средства.

Далее, может быть предусмотрено то, что регулировочное устройство может в зависимости от рабочего поля характеристик двигателя внутреннего сгорания переключаться между, по меньшей мере, двумя положениями регулировочного устройства и в частности между вторым промежуточным положением и третьим положением. В таком рабочем поле характеристик может быть нанесена в частности нагрузка относительно числа оборотов, с которым эксплуатируется двигатель внутреннего сгорания. Вследствие этого перенос тепла от охлаждающего средства на окружающий воздух в основном охладителе может предпочтительным образом регулироваться в зависимости от рабочего состояния и, следовательно, в зависимости от выработки тепла двигателя внутреннего сгорания. Это, например, позволяет удерживать температуру охлаждающего средства по возможности постоянной или устанавливать ее при необходимости на определенное значение (диапазон значений), которое может зависеть, в частности, также от рабочего состояния двигателя 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 на трение. Наоборот, при более высокой нагрузке и/или числе оборотов температура охлаждающего средства может уменьшаться для защиты собственно двигателя внутреннего сгорания от тепловой перегрузки. Вследствие этого могут создаваться условия также для упреждающего регулирования температуры охлаждающего средства, которое в отличие, например, от соответствующего регулирования при помощи датчика температуры выполнено реагирующим не (только) на уже произошедшее изменение температуры. Наиболее предпочтительно может быть при этом предусмотрено, что переключение между, по меньшей мере, двумя положениями в зависимости от рабочего поля характеристик двигателя внутреннего сгорания предусмотрено ступенчатым или бесступенчатым.

В одном предпочтительно реализуемом с конструктивной точки зрения варианте осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может быть предусмотрено то, что регулировочное устройство включает в себя приводимый в поступательное и/или вращательное движение исполнительным элементом запорный шибер, вызванное исполнительным элементом движение которого приводит к соответствующему положениям регулировочного устройства закрытию или освобождению впусков и/или выпусков, которые соединяют регулировочное устройство с проведением текучей среды с соответствующими компонентами системы охлаждения.

Для того чтобы реализовывать закрытие соединительной линии в первом основном положении и ее освобождение во втором основном положении (и предпочтительно в любом положении за исключением первого основного положения) регулировочного устройства, запорный шибер может предпочтительно иметь участок, внутри которого запорный шибер находится в перекрытии в обуславливаемом исполнительным элементом диапазоне перемещения с выпуском соединительной линии, причем частичный участок этого участка образован сквозным отверстием, которое находится в проводящем текучую среду соединении с предусмотренным для проведения охлаждающего средства объемом регулировочного устройства.

При этом наиболее предпочтительно может быть предусмотрено, что выпуск образован трубообразным соединительным элементом, конец которого непосредственно или с промежуточным включением уплотнительного элемента, который может быть выполнен в частности из эластичного материала, проводится со скольжением по запорному шиберу, если запорный шибер перемещается исполнительным элементом.

В конструктивно предпочтительном варианте осуществления уплотнительный элемент может быть выполнен в виде трубной заглушки, которая вставлена в конец соединительного элемента.

Возможно может быть также предпочтительным, если регулировочное устройство включает в себя более чем один запорный шибер, причем в этом случае предпочтительно предусмотрено, что лишь один первый из запорных шиберов перемещается исполнительным элементом, в то время как движение другого или других запорных шиберов (по меньшей мере, на участке движения первого запорного шибера) вызывается первым запорным шибером.

В предпочтительном с конструктивной и функциональной точки зрения варианте осуществления может быть предусмотрено, что регулировочное устройство включает в себя перемещаемый исполнительным элементом первый запорный шибер и перемещаемый первым запорным шибером второй запорный шибер, причем второй запорный шибер предусмотрен (предпочтительно исключительно) для достижения предпочтительно предусмотренного нулевого положения регулировочного устройства, в котором он в закрытом положении полностью блокирует поток охлаждающего средства через систему охлаждения. Наиболее предпочтительно может быть при этом предусмотрено, что первый запорный шибер увлекает в движение второй запорный шибер в своем диапазоне перемещения лишь частично. Это создает условия, в частности, для упрощенных исполнений второго запорного шибера, который в предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания перемещается лишь при переключении регулировочного устройства между нулевым положением и первым основным положением, в то время как перемещение второго запорного шибера первым запорным шибером при переключении регулировочного устройства между другими положениями больше не предусмотрено. Такое соединение первого запорного шибера и второго запорного шибера может достигаться, например, при помощи соединительной рычажной передачи, мальтийского механизма и/или кулачкового механизма.

Фиксация положения для присоединяемого при необходимости не на длительное время к первому запорному шиберу второго запорного шибера может основываться, в частности, на силовом замыкании, благодаря тому, что для перемещения второго запорного шибера требуются преодолевающие силовое замыкание усилия, которые больше, чем те усилия, которые возникают вследствие массы второго запорного шибера, то есть обусловленные инерцией или силой тяжести, и/или благодаря гидравлическому давлению охлаждающего средства на второй запорный шибер в обусловленных установкой второго запорного шибера направлениях перемещения. Альтернативно или дополнительно может быть также предусмотрена фиксация положения с геометрическим замыканием. При этом, в частности, фиксация положения второго запорного шибера может осуществляться посредством первого запорного шибера.

Конструктивно простой и предпочтительный, в частности, с точки зрения необходимого установочного пространства вариант осуществления соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания отличается тем, что запорный шибер или запорные шиберы выполнены в виде поворотных шиберов.

Управление исполнительным элементом регулировочного устройства осуществляется далее предпочтительно в зависимости от согласованной с собственно двигателем внутреннего сгорания локальной температуры, которая измеряется наиболее предпочтительно в канале охлаждающего средства (наиболее предпочтительно в месте, которое расположено ближе к выпуску этого канала охлаждающего средства, чем к его впуску) и/или на примыкающем к выпуску этого канала охлаждающего средства участке системы охлаждения. Для этого соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания может иметь датчик температуры охлаждающего средства, который расположен в канале охлаждающего средства собственно двигателя внутреннего сгорания или в линии охлаждающего средства, примыкающей в направлении потока охлаждающего средства непосредственно к этому каналу 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 и от локальной температуры охлаждающего средства в головке блока цилиндров, и от локальной температуры охлаждающего средства в корпусе блока цилиндров. Согласно этому 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.

Упоминание у единственном числе, в частности, в формуле изобретения и в разъясняющем формулу изобретения в целом описании, следует понимать как таковое и не как числительное. Конкретизируемые соответственно в единственном числе компоненты должны, следовательно, пониматься таким образом, что они имеются, по меньшей мере, в единственном числе и могут иметься во множественном числе.

Соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания разъясняется в дальнейшем более подробно на основе изображенного на чертежах примера осуществления. На чертежах показано:

фиг.1 - соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания схематично на блок-схеме;

фиг.2 - регулировочное устройство для соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания на изображении в разобранном виде;

фиг.3 - регулировочное устройство на виде сбоку;

фиг.4 - регулировочное устройство с показанным лишь частично корпусом;

фиг.5 - исполнительный элемент и приводимые им в движение непосредственно или опосредованно запорные шиберы регулировочного устройства на обособленном изображении;

фиг.6 - участок первого запорного шибера и взаимодействующего с ним соединительного элемента; и

фиг.7 - протекание отдельных компонентов соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1 охлаждающим средством в зависимости от различных положений регулировочного устройства.

Фиг.1 схематично показывает соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания. Он включает в себя собственно двигатель 10 внутреннего сгорания, который может быть выполнен, например, в виде работающего по принципу Отто или Дизеля поршневого двигателя внутреннего сгорания, и который включает в себя корпус 12 блока цилиндров и головку 14 блока цилиндров. Кроме того, соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания имеет еще основную систему охлаждения и побочную систему охлаждения. Основная система охлаждения служит в первую очередь для охлаждения двигателя 10 внутреннего сгорания, в то время как побочная система охлаждения служит для охлаждения турбонагнетателя 16, работающего на отработанном газе, и охладителя 18 наддувочного воздуха двигателя 10 внутреннего сгорания с наддувом. При этом температура охлаждающего средства может быть во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания в основной системе охлаждения, по меньшей мере, на участках значительно выше, чем в побочной системе охлаждения, так что первая может также обозначаться как высокотемпературная система охлаждения, а вторая как низкотемпературная система охлаждения.

Основная система охлаждения включает в себя далее регулировочное устройство 20 с первым запорным шибером 22, вторым запорным шибером 24 и исполнительным элементом 26. Первый запорный шибер 22 может перемещаться исполнительным элементом 26, в то время как второй запорный шибер 24 на участке возможного общего движения первого запорного шибера 22 увлекался бы им в движение. Кроме того, основная система охлаждения включает в себя еще каналы 28, 30 охлаждающего средства корпуса 12 блока цилиндров и головки 14 блока цилиндров, причем каналы 30 охлаждающего средства головки 14 блока цилиндров проходят также с целями охлаждения сквозь канал 32 охлаждающего средства интегрированного в головку 14 блока цилиндров выпускного коллектора. Далее основная система охлаждения включает в себя охладитель 34 моторного масла, сквозь который охлаждающее средство может протекать параллельно к каналам 30 охлаждающего средства головки 14 блока цилиндров, отопительный теплообменник 36, основной охладитель 38, а также насос 40 охлаждающего средства. Отдельные компоненты основной системы охлаждения соединены при этом с проведением текучей среды линиями охлаждающего средства. Наконец, основная система охлаждения включает в себя еще интегрированный в регулировочное устройство 20 обвод 42, который служит для того, чтобы в обход и отопительного теплообменника 36, и основного охладителя 38 соединять первый впуск 44 регулировочного устройства 20 с первым впуском 46 насоса 40 охлаждающего средства.

Фиг.2-6 показывают возможное конструктивное исполнение регулировочного устройства 20 двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1. У этого регулировочного устройства 20 запорные шиберы 22, 24 выполнены в виде поворотных шиберов, которые в зависимости от своих соответствующих угловых ориентаций закрывают или освобождают впуски и выпуски для протекающего сквозь регулировочное устройство 20 охлаждающего средства, а также для линии отвода воздуха.

В соответствии с этим регулировочное устройство 20 включает в себя корпус 48, в котором также установлено с возможностью вращения рабочее колесо 50 насоса 40 охлаждающего средства, выполненного в виде лопастного насоса. Вращение рабочего колеса 50 насоса и тем самым подача охлаждающего средства в основной системе охлаждения вызывается, например, двигателем 10 внутреннего сгорания, для чего коленчатый вал (не изображен) двигателя 10 внутреннего сгорания соединен ременной передачей с валом 52 для рабочего колеса 50 насоса. Из ременной передачи на фиг.2 и 3 показано только соединенное с валом 52 колесо 54 ременной передачи насоса 40 охлаждающего средства.

Для прокачки (транспортировки) охлаждающего средства охлаждающее средство подается на рабочее колесо 50 насоса через первый впуск 46 и/или второй впуск 56 насоса 40 охлаждающего средства. Первый впуск 46 соединен с одной стороны линией охлаждающего средства с выпуском 58 основного охладителя 38, а с другой стороны с обводом 42. При этом предусмотрено, что образующая обвод 42 линия охлаждающего средства интегрирована в виде канала в корпус 48 регулировочного устройства 20. Второй впуск 56 насоса 40 охлаждающего средства соединен линией охлаждающего средства с выпуском 60 отопительного теплообменника 36.

Благодаря вращению рабочего колеса 50 насоса охлаждающее средство проводится через выполненный внутри корпуса 48 канал 62 охлаждающего средства к первому выпуску 64 регулировочного устройства 20. Этот первый выпуск 64 закрыт в нулевом положении 66 регулировочного устройства 20 запорным элементом 68 находящегося в закрытом положении второго запорного шибера 24. Вследствие этого циркуляция охлаждающего средства по системе охлаждения в целом заблокирована. В нулевом положении 66 регулировочного устройства 20 первый запорный шибер 22 находится в ориентации, при которой второй выпуск 70 регулировочного устройства 20, который линией охлаждающего средства соединен с впуском 72 отопительного теплообменника 36, закрыт первым запорным элементом 74 первого запорного шибера 22. Нулевое положение 66 регулировочного устройства 20 предусмотрено для короткого промежутка времени после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания. Холодный запуск двигателя внутреннего сгорания отличается тем, что компоненты двигателя внутреннего сгорания и, в частности, также охлаждающее средство основной системы охлаждения имеют температуры, которые соответствуют по существу температуре окружающей среды, однако находятся, по меньшей мере, ниже определенной предельной температуры.

После холодного запуска двигателя внутреннего сгорания и достижения определенного первого порогового значения для локальной температуры охлаждающего средства, которая измеряется первым, интегрированным рядом с выпуском 76 головки 14 блока цилиндров в канал 30 охлаждающего средства первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства, происходит переключение регулировочного устройства 20 из нулевого положения 66 в первое основное положение 80 при помощи исполнительного элемента 26. Исполнительный элемент 26 управляется для этого блоком 82 управления двигателя внутреннего сгорания, которому передается измерительный сигнал первого датчика 78 температуры охлаждающего средства. При этом может быть предусмотрено, что переключение регулировочного устройства 20 из нулевого положения 66 в первое основное положение 80 вызывается в зависимости от измеренной первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства ступенчатым или бесступенчатым образом посредством привязанного к повышению температуры поворота первого запорного шибера 22 и соединенного с ним далее с возможностью поворота второго запорного шибера 24 (см. фиг.7). При этом может быть также возможным временное поворачивание обратно запорных шиберов 22, 24. Поворот первого запорного шибера 22 осуществляется при помощи исполнительного элемента 26, который соединен с первым запорным шибером 22 валом 84.

В первом основном положении 80 регулировочного устройства 20 второй запорный шибер 24 находится в открытом положении, при котором первый выпуск 64 регулировочного устройства 20 больше не закрыт запорным элементом 68, а по существу полностью свободен. Одновременно первый запорный шибер 22 находится в ориентации, в которой его первый запорный элемент 74 больше не закрывает второй выпуск 70, а по существу полностью его освобождает. Одновременно второй запорный элемент 86 первого запорного шибера 22 закрывает находящийся в соединении с выпуском 88 корпуса 12 блока цилиндров второй впуск 90 регулировочного устройства 20, находящийся в соединении через линию охлаждающего средства с впуском 92 основного охладителя 38 третий выпуск 94 регулировочного устройства 20, а также интегрированный в регулировочное устройство 20 обвод 42. В первом основном положении 80 регулировочного устройства 20 совершается таким образом вызванная насосом 40 охлаждающего средства прокачка охлаждающего средства лишь в малом, включающем в себя насос 40 охлаждающего средства, регулировочное устройство 20, головку 14 блока цилиндров и отопительный теплообменник 36 контуре охлаждения.

После достижения определенного второго порогового значения для измеренной первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров регулировочное устройство 20 переключается из первого основного положения 80 во второе основное положение 96. При этом первый запорный шибер 22 поворачивается в ориентацию, в которой четвертый выпуск 98 регулировочного устройства 20 все больше освобождается третьим запорным элементом 100 первого запорного шибера 22, вследствие чего первая линия 102 отвода воздуха (с интегрированным обратным клапаном 104), которая соединяет четвертый выпуск 98 регулировочного устройства 20 с уравнительной емкостью 106 (на расположенном вверху участке уравнительной емкости 106), освобождается соответственно все больше. Вследствие этого, начиная со второго основного положения 96 регулировочного устройства 20, создаются условия для отвода воздуха из регулировочного устройства 20 по первой линии 102 отвода воздуха, который (отвод воздуха) может быть также связан, по меньшей мере, с незначительным перетеканием охлаждающего средства между регулировочным устройством 20 и уравнительной емкостью 106 по выходящей из нижнего участка уравнительной емкости 106 первой переливной линии 108. Благодаря относительно позднему подключению уравнительной емкости 106 (после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания) тепловые потери в уравнительной емкости 106, которые вызывают замедленное достижение диапазона рабочих температур для головки 14 блока цилиндров, а также задержку отопительного действия отопительного теплообменника 36, удерживаются на низком уровне.

Фиг.6 показывает интегрированный в (не изображенный на фиг.6) корпус 48 регулировочного устройства 20 трубообразный соединительный элемент 112, который предусмотрен для подключения к первой линии 102 отвода воздуха. Один конец соединительного элемента 112 установлен с возможностью перемещения (вследствие поворота первого запорного шибера 22) по образующему третий запорный элемент 100 участку первого запорного шибера 22, причем этот конец соединительного элемента 112 расположен во втором основном положении 96 в перекрытии с щелеобразным сквозным отверстием первого запорного шибера 22, вследствие чего соединительный элемент 112 находится в этом случае в проводящем текучую среду соединении с проводящим охлаждающее средство объемом регулировочного устройства. Вследствие этого достигается освобождение первой линии 102 отвода воздуха. Уплотнительный элемент 114 в виде трубной заглушки (то есть трубообразной заглушки) из эластичного материала обеспечивает при этом достаточное уплотнение соединительного элемента 112 относительно третьего запорного элемента 100, когда первая линия 102 отвода воздуха не должна быть освобождена. Материал уплотнительного элемента 114 выбран при этом предпочтительно таким образом, что обеспечено скольжение с низким коэффициентом трения по соответствующему участку первого запорного шибера 22.

После достижения определенного третьего порогового значения для измеренной первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров регулировочное устройство 20 переключается из второго основного положения 96 в первое промежуточное положение 110. При этом первый запорный шибер 22 поворачивается в ориентацию, в которой обвод 42 все больше освобождается вторым запорным элементом 86, вследствие чего обвод 42 параллельно к отопительному теплообменнику 36 интегрируется в малый контур охлаждения. Второй впуск 90 и третий выпуск 94 регулировочного устройства 20 при этом по-прежнему закрыты первым запорным шибером 22. Второй запорный шибер 24 остается во время этого движения первого запорного шибера 22 в своем открытом положении, так как он больше не соединен с возможностью поворота с первым запорным шибером 22. Благодаря интеграции обвода 42 в (малый) контур охлаждения в первом промежуточном положении 110 регулировочного устройства 20 может повышаться прокаченный в целом в основной системе охлаждения объемный поток охлаждающего средства, для того чтобы достигать достаточно высокой мощности охлаждения для головки 14 блока цилиндров и охладителя 34 моторного масла.

Лишь пофазное поворотное присоединение первого запорного шибера 22 ко второму запорному шиберу 24 вызывается сегментными зубчатыми венцами 116, которые находятся друг с другом в зацеплении только в том случае, если первый запорный шибер 22 поворачивается (вперед или назад) между нулевым положением 66 и первым основным положением 80. Фиксация положения второго запорного шибера 24 в его открытом положении достигается геометрическим замыканием посредством первого запорного шибера 22, благодаря тому, что примыкающий к сегментному зубчатому венцу 116 первого запорного шибера 22 кольцевой участок 118 входит в зацепление с примыкающим к сегментному зубчатому венцу 116 второго запорного шибера 24 вогнутым углублением 120 и в нем при вращении первого запорного шибера 22 перемещается с относительным скольжением и вследствие этого сохраняет на глобальном уровне возможность поворота.

После достижения определенного четвертого порогового значения для измеренной первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров и/или после достижения определенного первого порогового значения для измеренной вторым, расположенным рядом с выпуском 88 корпуса 12 блока цилиндров датчиком 122 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в корпусе 12 блока цилиндров регулировочное устройство 20 переключается из первого промежуточного положения 110 во второе промежуточное положение 124. При этом первый запорный шибер 22 поворачивается в ориентацию, в которой второй запорный элемент 86 дополнительно освобождает (все больше) также второй впуск 90 регулировочного устройства 20 (см. фиг.7). Следовательно, им удерживается в этом случае в закрытом состоянии всего лишь третий выпуск 94 регулировочного устройства 20 и тем самым блокируется поток через основной охладитель 38. Во втором промежуточном положении 124 предусмотрено таким образом также протекание корпуса 12 блока цилиндров охлаждающим средством.

После достижения определенного пятого порогового значения для измеренной первым датчиком 78 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в головке 14 блока цилиндров и/или после достижения определенного второго порогового значения для измеренной вторым датчиком 122 температуры охлаждающего средства локальной температуры охлаждающего средства в корпусе 12 блока цилиндров и/или в зависимости от сохраненного в блоке 82 управления двигателем рабочего поля характеристик двигателя внутреннего сгорания регулировочное устройство 20 переключается из второго промежуточного положения 124 в третье основное положение 126. При этом происходит (все большее) освобождение третьего выпуска 94 регулировочного устройства 20 и, следовательно, включение основного охладителя 38 в большой в этом случае контур охлаждения, в то время как одновременно в возрастающей степени интегрированный в регулировочное устройство 20 обвод 42 снова закрывается вторым запорным элементом 86 первого запорного шибера 22 (см. фиг.7). Вследствие этого обеспечено то, что за исключением сравнительно незначительных частичных количеств охлаждающего средства, которые проводятся через отопительный теплообменник 36 и уравнительную емкость 106, охлаждающее средство полностью проводится через основной охладитель 38 и охлаждается в нем за счет переноса тепла в окружающий воздух.

В верхний участок уравнительной емкости входит помимо этого еще вторая линия 128 отвода воздуха, которая выходит из основного охладителя 38, и в которую также интегрирован обратный клапан 130. Это делает возможным, в частности в третьем основном положении 126 регулировочного устройства 20, предпочтительно удаление воздуха из основного охладителя 38.

Третье основное положение 126 регулировочного устройства 20 предусмотрено помимо этого для неработающего состояния двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого должна реализовываться с одной стороны функция ʺотказоустойчивостиʺ, посредством которой при дефекте системы охлаждения, который может быть вызван, например, повреждением электропроводки грызунами в неработающем состоянии приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания автомобиля, может по-прежнему обеспечиваться функционирование основной системы охлаждения, которое хотя и функционально ограничено, тем не менее постоянно предоставляет достаточную (потому как максимально возможную) мощность охлаждения. Кроме того, третье основное положение 126 регулировочного устройства 20 облегчает в неработающем состоянии двигателя внутреннего сгорания заполнение и опорожнение основной системы охлаждения в рамках работ по монтажу или техническому обслуживанию, так как залитое через уравнительную емкость 106 и поданное по первой переливной линии 108 компонентам основной системы охлаждения охлаждающее средство может по существу беспрепятственно распределяться в основной системе охлаждения, и при этом содержащийся в основной системе охлаждения воздух может выходить через первую линию 102 отвода воздуха, вторую линию 128 отвода воздуха и затем через уравнительную емкость 106.

Побочная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1 включает в себя контур охлаждения, в который параллельно интегрированы оба снабжаемых мощностью охлаждения компонента, то есть турбонагнетатель 16, работающий на отработанном газе, и охладитель 18 наддувочного воздуха. Подача охлаждающего средства в этом контуре охлаждения осуществляется посредством дополнительного насоса 132 охлаждающего средства, который может приводиться в движение, в частности электродвигателем. Для обратного охлаждения охлаждающего средства побочной системы охлаждения служит отдельный (низкотемпературный) охладитель 134.

Уравнительная емкость 106 двигателя внутреннего сгорания интегрирована также в побочную систему охлаждения, для чего предусмотрена третья линия 136 отвода воздуха, которая на участке, который в отношении направления потока охлаждающего средства расположен за турбонагнетателем 16, а также охладителем 18 наддувочного воздуха и перед (низкотемпературным) охладителем 134, выходит из контура охлаждения побочной системы охлаждения и с включением дроссельного элемента 138, а также обратного клапана 140 соединена в свою очередь с верхним участком уравнительной емкости 106. Кроме того, предусмотрена вторая переливная линия 142, которая соединяет нижний, принимающий охлаждающее средство участок уравнительной емкости 106 с участком контура охлаждения побочной системы охлаждения, который расположен между (низкотемпературным) охладителем 134 и дополнительным насосом 132 охлаждающего средства.

В дальнейшем функциональные возможности основной системы охлаждения, которые могут реализовываться благодаря различным положениям регулировочного устройства 20, разъясняются еще раз с подведением итогов со ссылкой на фиг.7.

В неработающем состоянии двигателя внутреннего сгорания (как при еще горячем, так и при уже полностью охлажденном охлаждающем средстве) регулировочное устройство 20 находится в третьем основном положении 126. Вследствие этого реализуется описанная функция ʺотказоустойчивостиʺ, если переключение регулировочного устройства 20 не возможно из-за дефекта после запуска двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, вследствие этого в рамках работ по монтажу или техническому обслуживанию создаются условия для заполнения и удаления воздуха из основной системы охлаждения, без того чтобы был необходим работающий двигатель внутреннего сгорания.

Для холодного запуска двигателя внутреннего сгорания регулировочное устройство 20 переключается (переставляется) в нулевое положение 66. Нулевое положение 66 сохраняется при этом в течение первой фазы 144 прогрева. Вследствие этого циркуляция охлаждающего средства внутри основной системы охлаждения по существу заблокирована, так что может достигаться относительно быстрый нагрев содержащегося в двигателе 10 внутреннего сгорания и, в частности, в головке 14 блока цилиндров охлаждающего средства.

Относительно сразу же после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания на второй фазе 146 прогрева регулировочное устройство 20 начинает переключаться из нулевого положения 66 в первое основное положение 80, вследствие чего в возрастающей степени головка 14 блока цилиндров и моторное масло в охладителе 34 моторного масла охлаждаются, а также реализуется отопительная функция при помощи отопительного теплообменника 36.

На третьей фазе 148 прогрева регулировочное устройство все больше переключается из первого основного положения 80 во второе основное положение 96, вследствие чего может реализовываться удаление воздуха из регулировочного устройства 20 через первую линию 102 отвода воздуха и уравнительную емкость 106. Начинающееся лишь относительно поздно удаление воздуха сокращает тепловые потери во время обеих первых фаз 144, 146 прогрева.

На четвертой фазе 150 прогрева регулировочное устройство 20 все больше переключается из второго основного положения 96 в первое промежуточное положение 110. Благодаря интегрированному в этом случае все больше в малый контур охлаждения обводу 42 может достигаться повышение объемного потока охлаждающего средства в малом контуре охлаждения, и вследствие этого может предотвращаться образование так называемых горячих точек, в частности, в головке 14 блока цилиндров двигателя 10 внутреннего сгорания.

На пятой фазе 152 прогрева регулировочное устройство 20 все больше переключается из первого промежуточного положения 110 во второе промежуточное положение 124, вследствие чего в возрастающей степени охлаждается также корпус 12 блока цилиндров. Объемный поток охлаждающего средства, который проводится через обвод 42, может при этом, по меньшей мере, в начале пятой фазы 152 прогрева повышаться далее.

Как только охлаждающее средство основной системы достигло диапазона рабочих температур (фазы 154 нормальной работы), переключение регулировочного устройства 20 между вторым промежуточным положением 124 и третьим основным положением 126 осуществляется в зависимости от рабочего поля характеристик собственно двигателя внутреннего сгорания при помощи блока 82 управления двигателем. При этом вследствие возрастающего в направлении третьего основного положения 126 сокращения проводимого через обвод 42 объемного потока охлаждающего средства и одновременно возрастающего увеличения проводимого через основной охладитель 38 объемного потока охлаждающего средства может посредством определенного установления любых промежуточных положений между вторым промежуточным положением 124 и основным третьим положением 126 реализовываться соответствующая потребностям мощность охлаждения для компонентов основной системы охлаждения.

При остановке двигателя внутреннего сгорания, то есть при переводе двигателя внутреннего сгорания из работающего состояния в неработающее состояние, может быть предусмотрено то, что регулировочное устройство 20 сначала переключается через третье основное положение 126, которое представляет собой верхний, реализованный электрически ограничитель (OEA) в работе регулировочного устройства 20, кратковременно наружу до верхнего (механического) конечного ограничителя (OMA), затем до нулевого положения 66, которое представляет собой нижний, реализованный электрически ограничитель (UEA) в работе регулировочного устройства 20, и сверх этого кратковременно до нижнего (механического) конечного ограничителя (UMA) и после этого кратковременно снова до верхнего конечного ограничителя (OMA), для того чтобы проводить диагностику конечных ограничителей. Она может иметь значение для наиболее точного переключения регулировочного устройства 20 в различные положения и промежуточные положения во время работы двигателя внутреннего сгорания. После этой диагностики конечных ограничителей регулировочное устройство 20 может затем переключаться в предусмотренное для неработающего состояния третье основное положение 126 (OEA). Реализованная в третьем основном положении 126, практически беспрепятственная циркуляция еще горячего охлаждающего средства в основной системе охлаждения создает в этом случае условия еще для использования аккумулированной в охлаждающем средстве тепловой энергии, например, для функции дополнительного отопления отопительного теплообменника 36.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 (собственно) двигатель внутреннего сгорания

12 корпус блока цилиндров

14 головка блока цилиндров

16 турбонагнетатель, работающий на отработанном газе

18 охладитель наддувочного воздуха

20 регулировочное устройство

22 первый запорный шибер

24 второй запорный шибер

26 исполнительный элемент

28 канал охлаждающего средства корпуса блока цилиндров

30 канал охлаждающего средства головки блока цилиндров

32 канал охлаждающего средства выпускного коллектора

34 охладитель моторного масла

36 отопительный теплообменник

38 основной охладитель

40 насос охлаждающего средства основной системы охлаждения

42 обвод (байпас)

44 первый впуск регулировочного устройства

46 первый впуск насоса охлаждающего средства

48 корпус

50 рабочее колесо насоса

52 вал

54 колесо ременной передачи

56 второй впуск насоса охлаждающего средства

58 выпуск основного охладителя

60 выпуск отопительного теплообменника

62 канал охлаждающего средства

64 первый выпуск регулировочного устройства

66 нулевое положение регулировочного устройства

68 запорный элемент второго запорного шибера

70 второй выпуск регулировочного устройства

72 впуск отопительного теплообменника

74 первый запорный элемент первого запорного шибера

76 выпуск головки блока цилиндров

78 первый датчик температуры охлаждающего средства

80 первое основное положение регулировочного устройства

82 блок управления двигателя

84 вал

86 второй запорный элемент первого запорного шибера

88 выпуск корпуса блока цилиндров

90 второй впуск регулировочного устройства

92 впуск основного охладителя

94 третий выпуск регулировочного устройства

96 второе основное положение регулировочного устройства

98 четвертый выпуск регулировочного устройства

100 третий запорный элемент первого запорного шибера

102 первая линия отвода воздуха

104 обратный клапан первой линии отвода воздуха

106 уравнительная емкость

108 первая переливная линия

110 первое промежуточное положение регулировочного устройства

112 соединительный элемент

114 уплотнительный элемент

116 сегментный зубчатый венец

118 кольцевой участок

120 углубление

122 второй датчик температуры охлаждающего средства

124 второе промежуточное положение регулировочного устройства

126 третье основное положение регулировочного устройства

128 вторая линия отвода воздуха

130 обратный клапан второй линии отвода воздуха

132 дополнительный насос охлаждающего средства

134 (низкотемпературный) охладитель

136 третья линия отвода воздуха

138 дроссельный элемент

140 обратный клапан третьей линии отвода воздуха

142 вторая переливная линия

144 первая фаза прогрева

146 вторая фаза прогрева

148 третья фаза прогрева

150 четвертая фаза прогрева

152 пятая фаза прогрева

154 фаза нормальной работы

Изобретение относится к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания, включающий систему охлаждения, которая включает в себя насос (40) охлаждающего средства, основной охладитель (38), отопительный теплообменник (36), каналы (28, 30) охлаждающего средства в двигателе (10) внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство (20) с исполнительным элементом (26) для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости от по меньшей мере одной локальной температуры охлаждающего средства, отличающийся тем, что регулировочное устройство (20) может соединяться при помощи соединительной линии с уравнительной емкостью (106) охлаждающего средства, и регулировочное устройство (20) при приведении в действие исполнительного элемента (26) в направлении: в первом основном положении (80) допускает поток охлаждающего средства через каналы (28, 30) охлаждающего средства двигателя (10) внутреннего сгорания, а также через отопительный теплообменник (36) и блокирует поток охлаждающего средства через основной охладитель (38) и помимо этого закрывает соединительную линию, во втором основном положении (96) освобождает соединительную линию и в третьем основном положении (126) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через основной охладитель (38). Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя собственно двигатель (10) внутреннего сгорания и систему охлаждения, которая включает в себя насос (40) охлаждающего средства, основной охладитель (38), отопительный теплообменник (36), каналы (28, 30) охлаждающего средства в собственно двигателе (10) внутреннего сгорания, а также регулировочное устройство (20) с исполнительным элементом (26) для регулируемого распределения охлаждающего средства в зависимости от по меньшей мере одной локальной температуры охлаждающего средства, отличающийся тем, что

регулировочное устройство (20) выполнено с возможностью соединения при помощи соединительной линии с уравнительной емкостью (106) охлаждающего средства, и регулировочное устройство (20) при приведении в действие исполнительного элемента (26) в одном направлении

- в первом основном положении (80) допускает поток охлаждающего средства через каналы (28, 30) охлаждающего средства собственно двигателя (10) внутреннего сгорания, а также через отопительный теплообменник (36) и блокирует поток охлаждающего средства через основной охладитель (38) и помимо этого закрывает соединительную линию,

- во втором основном положении (96) освобождает соединительную линию и

- в третьем основном положении (126) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через основной охладитель (38).

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что соединительной линией является линия (102) отвода воздуха, которая соединяет регулировочное устройство (20) с участком уравнительной емкости (106), который предусмотрен для приема воздуха во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания.

3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно предусмотрен обходящий отопительный теплообменник (36) обвод (42) и что регулировочное устройство (20) при приведении в действие исполнительного элемента (26)

- в первом основном положении (80) и во втором основном положении (96) блокирует поток охлаждающего средства через обвод (42) и

- в следующем за вторым основным положением (96) первом промежуточном положении (110) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через обвод (42).

4. Двигатель внутреннего сгорания по п.3, отличающийся тем, что регулировочное устройство (20) в третьем основном положении (126) снова блокирует поток охлаждающего средства через обвод (42).

5. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что собственно двигатель (10) внутреннего сгорания включает в себя корпус (12) блока цилиндров и головку (14) блока цилиндров, причем регулировочное устройство (20) в первом основном положении (80) допускает поток охлаждающего средства через канал (30) охлаждающего средства головки (14) блока цилиндров и блокирует поток охлаждающего средства через канал (28) охлаждающего средства корпуса (12) блока цилиндров.

6. Двигатель внутреннего сгорания по п.5, отличающийся тем, что регулировочное устройство (20) в находящемся между вторым основным положением (96) и третьим основным положением (126) (втором) промежуточном положении (124) дополнительно допускает поток охлаждающего средства через канал (28) охлаждающего средства корпуса (12) блока цилиндров.

7. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что регулировочное устройство (20) включает в себя перемещаемый исполнительным элементом (26) запорный шибер (22), причем запорный шибер (22) имеет участок, внутри которого запорный шибер (22) находится в перекрытии в обуславливаемом исполнительным элементом (26) диапазоне перемещения с выпуском соединительной линии, причем частичный участок этого участка образован сквозным отверстием, которое находится в проводящем текучую среду соединении с предусмотренным для проведения охлаждающего средства объемом регулировочного устройства (20).

8. Двигатель внутреннего сгорания по п.7, отличающийся тем, что выпуск образован трубообразным соединительным элементом (112), конец которого непосредственно или с промежуточным включением уплотнительного элемента (114) направляется со скольжением на запорном шибере (22), когда запорный шибер (22) перемещается исполнительным элементом (26).

9. Двигатель внутреннего сгорания по п.8, отличающийся тем, что уплотнительный элемент (114) выполнен в виде трубной заглушки, которая вставлена в конец соединительного элемента (112).

10. Способ заполнения системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по любому из пп.1-9 охлаждающим средством, отличающийся тем, что регулировочное устройство (20) переводят для заполнения системы охлаждения в третье основное положение (126).