СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ И СПОСОБ ЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F01P3/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области техники дизельного двигателя, а более конкретно относится к системе охлаждения двигателя и способу его охлаждения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Камера сгорания представляет собой устройство, в котором двигатель собирает топливо и кислород для их там сгорания и генерирования большого количества высокотемпературного газа (тепла). В основном это пространство, в котором поршень находится вблизи положения верхней мертвой точки, и которое состоит из верхней поверхности поршня, нижней поверхности головки цилиндра и соответствующих частей гильзы цилиндра. Следовательно, тепло, отводимое охлаждающей водой двигателя, в основном получается в результате теплообмена между нижней пластиной головки цилиндра, верхней областью гильзы цилиндра и высокотемпературным газом в камере сгорания. Следовательно, нижняя пластина головки цилиндра и верхняя область гильзы цилиндра являются ключевыми частями для охлаждения охлаждающей водой. Тепло верхней поверхности поршня в основном охлаждается системой смазки.

С постепенно увеличивающимся уровнем модернизации современных дизельных двигателей требования к выбросам становятся все выше и выше; с постепенным применением технологии управления теплотой сгорания важной задачей стало следующее: то, как сократить холодное состояние двигателя, особенно с учетом влияния холодного состояния камеры сгорания на сгорание и выбросы, а также точное охлаждение ключевых частей, таких как нижняя пластина головки цилиндра и верхняя область гильзы цилиндра в условиях высокой тепловой нагрузки. Кроме того, температура окружающей среды при сгорании и уровень выбросов на начальной стадии двигателя оказывают увеличивающееся влияние на общий уровень выбросов дизельного двигателя. Улучшение эффекта прогрева на начальной стадии дизельного двигателя и уменьшение времени прогрева стали ключевыми задачами для улучшения характеристик сгорания и выбросов.

Существующие системы охлаждения двигателя не способны синхронно улучшить эффект прогрева и эффект точного охлаждения двигателя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является по меньшей мере решение проблемы, заключающейся в том, что существующие системы охлаждения двигателя не способны синхронно улучшить эффект прогрева и эффект точного охлаждения двигателя. Эта цель достигается за счет следующих технических решений.

В первом аспекте настоящего изобретения предложена система охлаждения двигателя, которая содержит:

водяную рубашку корпуса двигателя;

причем водяная рубашка корпуса двигателя содержит: верхнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя;

причем корпус двигателя дополнительно содержит: нижнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя; причем первый клапан расположен между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

водяную рубашку головки цилиндра;

причем водяная рубашка головки цилиндра содержит верхнюю водяную рубашку головки цилиндра, которая оснащена верхней камерой для хранения воды головки цилиндра; причем верхняя камера для хранения воды головки цилиндра находится в сообщении с верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра; причем второй клапан расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением верхней камеры для хранения воды головки цилиндра и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

причем водяная рубашка головки цилиндра дополнительно содержит нижнюю водяную рубашку головки цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра.

В системе охлаждения двигателя согласно настоящему изобретению, когда двигатель необходимо прогреть, открывается первый клапан, вследствие чего нижняя камера для хранения воды корпуса двигателя сообщается с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и часть охлаждающей воды непосредственно течет в нижнюю камеру для хранения воды корпуса двигателя из верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя. Уменьшается расход охлаждающей воды, поступающей в корпус двигателя. При условии, что тепло, выделяемое двигателем, остается неизменным, температура охлаждающей воды, текущей через части корпуса двигателя, такие как верхняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра и нижняя водяная рубашка гильзы цилиндра, повышается быстрее, что, таким образом, улучшает эффект прогрева. Когда требуется охлаждение, верхняя водяная рубашка головки цилиндра сообщается с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Охлаждающая вода больше не охлаждает верхнюю часть гильзы цилиндра и камеры для хранения воды головки цилиндра и имеет более низкую температуру, вследствие чего может быть понижена температура охлаждающей воды верхней водяной рубашки головки цилиндра, и может быть улучшен эффект охлаждения.

Кроме того, система охлаждения двигателя согласно настоящему изобретению может также иметь следующие дополнительные технические признаки.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

первый температурный датчик, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней водяной рубашки головки цилиндра; и

контроллер; где как первый клапан, так и второй клапан представляют собой дроссельные клапаны с электронным управлением, и контроллер управляет открыванием или закрыванием первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика, или контроллер управляет открыванием или закрыванием второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

второй температурный датчик, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

причем контроллер управляет степенью открывания первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика и сигналу второго температурного датчика.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения после открывания второго клапана контроллер управляет степенью открывания второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый обводной трубопровод расположен между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан расположен на первом обводном трубопроводе; и

второй обводной трубопровод расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан расположен на втором обводном трубопроводе.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

термостат, с которым нижняя камера для хранения воды корпуса двигателя находится в сообщении;

водяной насос, один конец которого находится в сообщении с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, а другой конец которого находится в сообщении с термостатом; и

теплообменник, один конец которого находится в сообщении с термостатом, а другой конец которого находится в сообщении с водяным насосом.

Настоящее изобретение также предоставляет способ охлаждения двигателя, применимый к системе охлаждения двигателя, описанной выше, включающий следующие конкретные этапы:

получение текущего первого температурного значения нижней водяной рубашки головки цилиндра;

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра меньше, чем первое установленное температурное значение, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение, которое больше, чем первое установленное температурное значение, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

получение текущего второго температурного значения нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя;

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение, и текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра не больше, чем третье установленное температурное значение, которое больше, чем первое установленное температурное значение, и меньше, чем второе установленное температурное значение, то вычисление первой разности между текущим вторым температурным значением нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и текущим первым температурным значением нижней водяной рубашки головки цилиндра;

если первая разность не меньше, чем установленное целевое значение, то управление расходом между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его уменьшить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение, и не больше, чем третье установленное температурное значение; и

если первая разность меньше, чем установленное целевое значение, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение, и не больше, чем второе установленное температурное значение, то управление расходом между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его увеличить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения после управления верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, способ дополнительно включает следующее:

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Различные другие преимущества и выгоды станут понятны специалистам в данной области техники после прочтения подробного описания предпочтительных вариантов осуществления ниже. Сопроводительные графические материалы используются только в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления, и их не следует рассматривать как ограничение настоящего изобретения. Более того, на всех графических материалах одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых компонентов. На графических материалах показано следующее:

на фиг. 1 схематически показана внутренняя конструкция водяной рубашки головки цилиндра в системе охлаждения двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 схематически показана внутренняя конструкция водяной рубашки корпуса двигателя в системе охлаждения двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 схематически показана схема соединений системы охлаждения двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 схематически показана блок-схема способа охлаждения двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 5 схематически показана логическая схема способа охлаждения двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

1: верхняя камера для хранения воды корпуса двигателя; 2: верхняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра; 3: камера для хранения воды головки цилиндра; 4: верхняя водяная рубашка головки цилиндра; 5: нижняя водяная рубашка головки цилиндра; 6: нижняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра; 7: нижняя камера для хранения воды корпуса двигателя; 8: контроллер ECU; 9: первый дроссельный клапан с электронным управлением; 10: второй дроссельный клапан с электронным управлением; 11: водяной насос; 12: теплообменник; 13: термостат; 14: первый температурный датчик; 15: второй температурный датчик.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее в настоящем документе примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут более подробно описаны со ссылкой на сопроводительные графические материалы. Хотя примерные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на графических материалах, следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах и не должно ограничиваться вариантам осуществления, изложенными в настоящем документе. Напротив, эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы дать возможность более глубокого понимания настоящего изобретения, и для того, чтобы дать возможность в полной мере сообщить специалистам в данной области техники объем настоящего изобретения.

Следует понимать, что термины, используемые в настоящем документе, используются только в целях описания конкретных примерных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения. Если иное явно не указано в контексте, формы единственного числа, используемые в настоящем документе, могут также означать формы множественного числа. Термины «включать», «содержать», «заключать» и «иметь» являются инклюзивными и, следовательно, указывают на наличие заявленных признаков, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их комбинаций. Этапы способа, процессы и операции, описанные в настоящем документе, не должны интерпретироваться как требующие их исполнения в конкретном описанном или проиллюстрированном порядке, если порядок исполнения явно не указан. Также следует понимать, что могут использоваться дополнительные или альтернативные этапы.

Хотя термины «первый», «второй», «третий» и т.п.могут использоваться в настоящем документе для описания нескольких элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций, эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины могут использоваться только для того, чтобы отличить один элемент, компонент, область, слой или секцию от другой области, слоя или секции. Если явно не указано в контексте, термины, такие как «первый», «второй» и другие числовые термины, не подразумевают порядок или последовательность при их использовании в настоящем документе. Следовательно, первый элемент, компонент, область, слой или секция, рассмотренные ниже, могут называться вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией, не отходя от принципов примерных вариантов осуществления.

Для удобства описания в настоящем документе могут использоваться термины, обозначающие относительную пространственную взаимосвязь, для описания взаимосвязи одного элемента или признака с другим элементом или признаком, как показано на графических материалах. Этими терминами, обозначающими относительную взаимосвязь, являются, например, «внутренний», «внешний», «внутри», «снаружи», «ниже», «под», «выше», «над» и т.д. Эти термины, обозначающие относительную пространственную взаимосвязь, предназначены для включения разных ориентаций устройства в процессе его использования или эксплуатации, в дополнение к ориентации, изображенной на графических материалах. Например, если устройство на фигуре перевернуто, то элементы, описанные как находящиеся «ниже других элементов или признаков» или «под другими элементами или признаками», будут ориентированы как «выше других элементов или признаков» или «над другими элементами или признаками». Таким образом, примерный термин «ниже» может включать ориентации как «выше», так и «ниже». Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или в других направлениях), и термины, описывающие пространственную относительную взаимосвязь, используемые в настоящем документе, будут пояснены соответствующим образом.

Как показано на фиг. 1-3, система охлаждения двигателя в этом варианте осуществления содержит: водяную рубашку корпуса двигателя и водяную рубашку головки цилиндра. Водяная рубашка корпуса двигателя содержит: верхнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой 2 для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя;

причем корпус двигателя дополнительно содержит: нижнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя и нижней камерой 6 для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя; причем первый клапан расположен между нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением нижней камеры 7 для хранения воды корпуса двигателя и верхней камеры 1 для хранения воды корпуса двигателя;

причем водяная рубашка головки цилиндра содержит верхнюю водяную рубашку 4 головки цилиндра, которая оснащена верхней камерой для хранения воды головки цилиндра; причем верхняя камера для хранения воды головки цилиндра находится в сообщении с верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра; причем второй клапан расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением верхней камеры для хранения воды головки цилиндра и верхней камеры 1 для хранения воды корпуса двигателя; и

причем водяная рубашка головки цилиндра дополнительно содержит нижнюю водяную рубашку 5 головки цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой 6 для охлаждающей воды гильзы цилиндра.

Конкретно первый обводной трубопровод расположен между нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан расположен на первом обводном трубопроводе. Второй обводной трубопровод расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан расположен на втором обводном трубопроводе.

Когда двигатель необходимо прогреть, открывается первый клапан, вследствие чего нижняя камера 7 для хранения воды корпуса двигателя сообщается с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и часть охлаждающей воды непосредственно течет в нижнюю камеру 7 для хранения воды корпуса двигателя через первый обводной трубопровод из верхней камеры 1 для хранения воды корпуса двигателя. Уменьшается расход охлаждающей воды, поступающей в корпус двигателя. При условии, что тепло, выделяемое двигателем, остается неизменным, температура охлаждающей воды, текущей через части корпуса двигателя, такие как верхняя камера 2 для охлаждающей воды гильзы цилиндра и нижняя водяная рубашка гильзы цилиндра, повышается быстрее, что, таким образом, улучшает эффект прогрева. Когда требуется охлаждение, верхняя водяная рубашка 4 головки цилиндра сообщается с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя. Охлаждающая вода больше не охлаждает верхнюю часть гильзы цилиндра и камеры 3 для хранения воды головки цилиндра и имеет более низкую температуру, вследствие чего может быть понижена температура охлаждающей воды верхней водяной рубашки 4 головки цилиндра, и может быть улучшен эффект охлаждения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

первый температурный датчик 14, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней водяной рубашки 5 головки цилиндра; и

контроллер; где как первый клапан, так и второй клапан представляют собой дроссельные клапаны с электронным управлением, и контроллер управляет открыванием или закрыванием первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика 14, или контроллер управляет открыванием или закрыванием второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика 14.

Если текущее первое температурное значение T1 меньше, чем первое установленное температурное значение T11, то управление нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя осуществляется таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя. Если текущее первое температурное значение T1 больше, чем второе установленное температурное значение T13, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра осуществляется таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, в которой второе установленное температурное значение T13 больше, чем первое установленное температурное значение T11.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

второй температурный датчик 15, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней камеры 7 для хранения воды корпуса двигателя; и

причем контроллер управляет степенью открывания первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика 14 и сигналу второго температурного датчика 15.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения после открывания второго клапана контроллер управляет степенью открывания второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика 14.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый обводной трубопровод расположен между нижней камерой 7 для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан расположен на первом обводном трубопроводе; и

второй обводной трубопровод расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан расположен на втором обводном трубопроводе.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система охлаждения двигателя дополнительно содержит:

термостат 13, с которым нижняя камера 7 для хранения воды корпуса двигателя находится в сообщении;

водяной насос 11, один конец которого находится в сообщении с верхней камерой 1 для хранения воды корпуса двигателя, а другой конец которого находится в сообщении с термостатом 13; и

теплообменник 12, один конец которого находится в сообщении с термостатом 13, а другой конец которого находится в сообщении с водяным насосом 11. Водяной насос 11, теплообменник 12 и термостат 13 вместе с двигателем образуют весь контур системы охлаждения. При низкой температуре большой круг циркуляции закрывается, и вода проходит только через малый круг циркуляции, что способствует повышению температуры. При высокой температуре вода проходит через большой круг циркуляции, а малый круг циркуляции закрывается, что способствует отводу тепла.

В системе охлаждения двигателя, предоставленной настоящим изобретением, управление степенями открывания первого дроссельного клапана 9 с электронным управлением и второго дроссельного клапана 10 с электронным управлением осуществляется контроллером 8 ECU. Первый температурный датчик 14 предназначен для измерения температуры нижней водяной рубашки 5 головки цилиндра в режиме реального времени, и второй температурный датчик 15 предназначен для измерения температуры охладителя, текущего из двигателя, в режиме реального времени. Верхняя камера 1 для хранения воды корпуса двигателя и нижняя камера 7 для хранения воды корпуса двигателя находятся в сообщении через первый дроссельный клапан 9 с электронным управлением и соответствующие трубопроводы. Управление степенью k1 открывания первого дроссельного клапана 9 с электронным управлением осуществляется контроллером 8 ECU для регулировки расхода воды первого обводного трубопровода. Верхняя камера 1 для хранения воды корпуса двигателя и верхняя водяная рубашка 4 головки цилиндра находятся в сообщении через второй дроссельный клапан 10 с электронным управлением и соответствующие трубопроводы. Управление степенью k2 открывания второго дроссельного клапана 10 с электронным управлением осуществляется контроллером 8 ECU для регулировки расхода воды этого обводного трубопровода. Первый температурный датчик 14 установлен на нижней водяной рубашке 5 головки цилиндра, и его температурное значение T1 считывается контроллером 8 ECU в режиме реального времени; второй температурный датчик 15 установлен на выпуске для воды нижней камеры 7 для хранения воды корпуса двигателя, и его температурное значение T2 считывается контроллером 8 ECU в режиме реального времени. Система охлаждения двигателя, предоставленная настоящим изобретением, сочетает двухслойную конструкцию водяной рубашки корпуса двигателя с двухслойной конструкцией водяной рубашки головки цилиндра для достижения улучшенных эффектов прогрева и охлаждения за счет регулировки расхода и направления течения потока воды.

Как показано на фиг. 4 и 5, настоящее изобретение также предоставляет способ охлаждения двигателя, применимый к системе охлаждения двигателя, описанной выше, включающий следующие конкретные этапы:

S1: получение текущего первого температурного значения T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра;

S21: если текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра меньше, чем первое установленное температурное значение T11, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и

S22: если текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение T13, которое больше, чем первое установленное температурное значение T11, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

получение текущего второго температурного значения T2 нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя;

если текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение T11, и текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра не больше, чем третье установленное температурное значение T12, которое больше, чем первое установленное температурное значение T11, и меньше, чем второе установленное температурное значение T13, то вычисление первой разности между текущим вторым температурным значением T2 нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и текущим первым температурным значением T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра;

если первая разность не меньше, чем установленное целевое значение A, то управление расходом между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его уменьшить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение T11, и не больше, чем третье установленное температурное значение T12; и

если первая разность меньше, чем установленное целевое значение A, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

если текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение T12, и не больше, чем второе установленное температурное значение T13, то управление расходом между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его увеличить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение T12; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения после управления верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, способ дополнительно включает следующее:

если текущее первое температурное значение T1 нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение T13, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

В системе охлаждения двигателя согласно настоящему изобретению основная логика следующая: установка целевых температур T11, T12 и T13 первого температурного датчика, установленного на нижней водяной рубашке головки цилиндра, где T11<T12<T13.

После запуска двигателя температуры первого температурного датчика и второго температурного датчика считываются контроллером ECU в режиме реального времени. Процесс прогрева следующий: когда двигатель находится в холодном состоянии, то есть когда температура T1 первого температурного датчика меньше, чем установленное целевое значение T11, контроллер ECU переводит второй клапан (второй дроссельный клапан с электронным управлением) в обычно закрытое состояние и переводит первый клапан (первый дроссельный клапан с электронным управлением) в полностью открытое состояние. Часть охлаждающей воды непосредственно течет в нижнюю камеру для хранения воды корпуса двигателя из верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя через обводной трубопровод. Уменьшается расход охлаждающей воды, поступающей в корпус двигателя. При условии, что тепло, выделяемое двигателем, остается неизменным, температура охлаждающей воды, текущей через части корпуса двигателя, такие как верхняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра и нижняя водяная рубашка гильзы цилиндра, повышается быстрее. Поскольку камера сгорания в основном окружена верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра и нижней водяной рубашкой гильзы цилиндра, эффект прогрева улучшается.

По мере повышения температуры воды двигателя, когда температура T1 первого температурного датчика находится между T11 и T12, т.е. T11<T1≤T12, считается, что двигатель предварительно достиг эффекта прогрева. В это время разность между T1 и температурой T2 второго температурного датчика вычисляется и сравнивается с установленным значением A. Когда T1-T2≥A, регулировка степени открывания первого дроссельного клапана с электронным управлением осуществляется посредством контроллера ECU (и второй дроссельный клапан с электронным управлением остается обычно закрытым) для уменьшения потока, проходящего через обводной трубопровод, и увеличения потока, проходящего через корпус двигателя, что, таким образом, обеспечивает, что температура T1 первого температурного датчика находится между T11 и T12. Когда T1-T2<A, считается, что двигатель достиг состояния, при котором требуется отвод тепла наружу, и первый дроссельный клапан с электронным управлением закрывается посредством контроллера ECU. В это время вся охлаждающая вода течет через корпус двигателя.

Если нагрузка на двигатель продолжает повышаться, когда температура T1 первого температурного датчика повышается до значения между T12 и T13, т.е. T12<T1≤T13, в это время регулировка степени открывания второго дроссельного клапана с электронным управлением осуществляется контроллером ECU для увеличения (и первый дроссельный клапан с электронным управлением остается обычно закрытым), вследствие чего часть охлаждающей воды непосредственно течет к верхней водяной рубашке головки цилиндра, и температура T1 первого температурного датчика удерживается между T12 и T13. Эта часть охлаждающей воды больше не охлаждает верхнюю камеру для охлаждающей воды гильзы цилиндра и камеру для хранения воды головки цилиндра, которая окружает выхлопной трубопровод, и имеет более низкую температуру. Следовательно, температура охлаждающей воды верхней водяной рубашки головки цилиндра может быть понижена, и тогда вершина (островок) нижней пластины в нижней части головки цилиндра может лучше охлаждаться за счет промывающего действия сверху вниз, за счет чего, таким образом, достигается лучший эффект охлаждения.

Когда температура T1 первого температурного датчика больше, чем T13, второй дроссельный клапан с электронным управлением полностью открывается посредством контроллера ECU для достижения более точного охлаждения вершины нижней пластины в нижней части головки цилиндра.

Подводя итог, в системе охлаждения двигателя согласно настоящему изобретению, когда двигатель необходимо прогреть, открывается первый клапан, вследствие чего нижняя камера для хранения воды корпуса двигателя сообщается с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и часть охлаждающей воды непосредственно течет в нижнюю камеру для хранения воды корпуса двигателя из верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя. Уменьшается расход охлаждающей воды, поступающей в корпус двигателя. При условии, что тепло, выделяемое двигателем, остается неизменным, температура охлаждающей воды, текущей через части корпуса двигателя, такие как верхняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра и нижняя водяная рубашка гильзы цилиндра, повышается быстрее, что, таким образом, улучшает эффект прогрева. Когда требуется охлаждение, верхняя водяная рубашка головки цилиндра сообщается с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Охлаждающая вода больше не охлаждает верхнюю часть гильзы цилиндра и камеры для хранения воды головки цилиндра и имеет более низкую температуру, вследствие чего может быть понижена температура охлаждающей воды верхней водяной рубашки головки цилиндра, и может быть улучшен эффект охлаждения.

Выше описаны только предпочтительные конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, но объем правовой охраны настоящего изобретения не ограничен ими. Любые изменение или замена, которые могут быть предположены специалистами в данной области техники в рамках объема, раскрытого настоящим изобретением, входят в объем правовой охраны настоящего изобретения. Следовательно, объем правовой охраны настоящего изобретения соответствует объему правовой охраны формулы изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя содержит водяную рубашку корпуса двигателя и водяную рубашку (4) головки цилиндра. Водяная рубашка корпуса двигателя содержит верхнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра. Верхняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра сообщается с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Корпус двигателя дополнительно содержит нижнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра. Нижняя камера для охлаждающей воды гильзы цилиндра сообщается с нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Первый клапан расположен между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Первый клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя. Водяная рубашка (4) головки цилиндра содержит верхнюю водяную рубашку головки цилиндра, которая оснащена верхней камерой для хранения воды головки цилиндра. Верхняя камера для хранения воды головки цилиндра сообщается с верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра. Второй клапан расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя. Второй клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением верхней камеры для хранения воды головки цилиндра и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя. Водяная рубашка головки цилиндра дополнительно содержит нижнюю водяную рубашку (5) головки цилиндра, которая сообщается с нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра. Раскрыт способ охлаждения двигателя. Технический результат заключается в улучшении прогрева и в повышении точности охлаждения двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система охлаждения двигателя, содержащая:

водяную рубашку корпуса двигателя;

причем водяная рубашка корпуса двигателя содержит: верхнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя;

причем корпус двигателя дополнительно содержит: нижнюю водяную рубашку корпуса двигателя, которая оснащена нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя; причем первый клапан расположен между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

водяную рубашку головки цилиндра;

причем водяная рубашка головки цилиндра содержит верхнюю водяную рубашку головки цилиндра, которая оснащена верхней камерой для хранения воды головки цилиндра; причем верхняя камера для хранения воды головки цилиндра находится в сообщении с верхней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра; причем второй клапан расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан выполнен с возможностью управления сообщением или разобщением верхней камеры для хранения воды головки цилиндра и верхней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

причем водяная рубашка головки цилиндра дополнительно содержит нижнюю водяную рубашку головки цилиндра, которая находится в сообщении с нижней камерой для охлаждающей воды гильзы цилиндра.

2. Система охлаждения двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

первый температурный датчик, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней водяной рубашки головки цилиндра; и

контроллер; при этом как первый клапан, так и второй клапан представляют собой дроссельные клапаны с электронным управлением, и контроллер управляет открыванием или закрыванием первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика, или контроллер управляет открыванием или закрыванием второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика.

3. Система охлаждения двигателя по п. 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

второй температурный датчик, который выполнен с возможностью измерения температуры нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя; и

причем контроллер управляет степенью открывания первого клапана согласно сигналу первого температурного датчика и сигналу второго температурного датчика.

4. Система охлаждения двигателя по п. 2, отличающаяся тем, что после открывания второго клапана контроллер управляет степенью открывания второго клапана согласно сигналу первого температурного датчика.

5. Система охлаждения двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что первый обводной трубопровод расположен между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и первый клапан расположен на первом обводном трубопроводе; и

второй обводной трубопровод расположен между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, и второй клапан расположен на втором обводном трубопроводе.

6. Система охлаждения двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

термостат, с которым нижняя камера для хранения воды корпуса двигателя находится в сообщении;

водяной насос, один конец которого находится в сообщении с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, а другой конец которого находится в сообщении с термостатом; и

теплообменник, один конец которого находится в сообщении с термостатом, а другой конец которого находится в сообщении с водяным насосом.

7. Способ охлаждения двигателя, применимый к системе охлаждения двигателя по любому из пп. 1–6, включающий следующие конкретные этапы:

получение текущего первого температурного значения нижней водяной рубашки головки цилиндра;

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра меньше, чем первое установленное температурное значение, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение, которое больше, чем первое установленное температурное значение, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

8. Способ охлаждения двигателя по п. 7, отличающийся тем, что управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

получение текущего второго температурного значения нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя;

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение, и текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра не больше, чем третье установленное температурное значение, которое больше, чем первое установленное температурное значение, и меньше, чем второе установленное температурное значение, то вычисление первой разности между текущим вторым температурным значением нижней камеры для хранения воды корпуса двигателя и текущим первым температурным значением нижней водяной рубашки головки цилиндра;

если первая разность не меньше, чем установленное целевое значение, то управление расходом между нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его уменьшить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем первое установленное температурное значение, и не больше, чем третье установленное температурное значение; и

если первая разность меньше, чем установленное целевое значение, то управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

9. Способ охлаждения двигателя по п. 8, отличающийся тем, что управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, включает следующее:

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение, и не больше, чем второе установленное температурное значение, то управление расходом между верхней камерой для хранения воды головки цилиндра и верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы его увеличить, с обеспечением того, что текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем третье установленное температурное значение; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.

10. Способ охлаждения двигателя по п. 9, отличающийся тем, что после управления верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя, способ дополнительно включает следующее:

если текущее первое температурное значение нижней водяной рубашки головки цилиндра больше, чем второе установленное температурное значение, то управление верхней камерой для хранения воды головки цилиндра таким образом, чтобы обеспечить ее сообщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя; и управление нижней камерой для хранения воды корпуса двигателя таким образом, чтобы обеспечить ее разобщение с верхней камерой для хранения воды корпуса двигателя.