СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, ИНТЕГРИРОВАННОЙ В ТУРБОКОМПРЕССОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F02B37/10 F02B39/10 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания.

Известно изобретение, предназначенное для управления температурой электродвигателя в турбокомпрессоре с электрическим приводом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания. Система содержит турбокомпрессор с интегрированным электродвигателем, размещенным в герметичном корпусе. Корпус имеет входное и выходное отверстие для циркуляции воздушного потока. Турбокомпрессор имеет секцию компрессора с входной магистралью и нагнетающий тракт, также перед компрессором установлен канал, соединенный с камерой электрической машины. Турбокомпрессор также имеет секцию турбины. Воздух под давлением, поступает по патрубкам из секции компрессора в полость электродвигателя. Отработанный воздух удаляется из полости электродвигателя через выпускное отверстие и направляется на вход компрессора [патент WO03025364A1, F01D 15/10, F02D 23/00, опубл. 27.03.2003].

К несовершенствам конструкции аналога относится необходимость следить за количеством отбираемого воздуха, так как в случае слишком большого объёма востребованного воздуха из компрессора давление во впускном тракте может быть недостаточным для корректной работы ДВС.

Известна система охлаждения турбонаддува с электрическим приводом, в котором ротор двигателя соединен с валом турбонаддува, корпус подшипника для вращения вала турбонаддува и корпус компрессора турбонаддува соединены корпусом двигателя, двигатель, состоящий из ротора и статора, размещен в корпусе двигателя, основная камера с водяным охлаждением образована в корпусе двигателя на внешней его периферии. Линия охлаждения подсоединена к основной камере для подачи охлаждающей воды из отдельной системы, не сообщающейся с системой охлаждения ДВС, электрический насос системы терморегуляции подсоединен к линии охлаждения, датчик температуры через контроллер подает сигналы на насос системы охлаждения и в зависимости от показаний регулирует его мощность [патент JP2012097613A, F02B 39/00, F02B 37/10, опубл. 28.10.2015].

Недостатком аналога является сложность конструкции, вызванная изготовлением корпуса двигателя с охлаждающими каналами.

Техническим результатом при осуществлении заявляемого изобретения является обеспечение эффективного охлаждения активных частей электрической машины за счет использования системы кондиционирования транспортного средства.

Технический результат достигается системой охлаждения электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания, включающей основной контур охлаждения, образованный системой кондиционирования транспортного средства, содержащий компрессор, соединенный с конденсатором, расширительный клапан, регулирующий подаваемый хладагент в испаритель, который соединен с компрессором, при этом включает дополнительный контур охлаждения, образованный камерой турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, вход которой связан с расширительным клапаном основного контура охлаждения, а выход которой замкнут на вход компрессора основного контура охлаждения.

Сущность предлагаемой системы охлаждения электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор, поясняется схемой, изображенной на чертеже.

Система охлаждения электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания, включает основной контур охлаждения, образованный системой кондиционирования транспортного средства 7, содержащий компрессор 1, соединенный с конденсатором 2, расширительный клапан 4, регулирующий подаваемый хладагент в испаритель 5, который соединен с компрессором 1, при этом включает дополнительный контур охлаждения, образованный камерой турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания 6, вход которой связан с расширительным клапаном 4 основного контура охлаждения, а выход которой замкнут на вход компрессора 1 основного контура охлаждения.

Система охлаждения электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор, функционирует следующим образом. Компрессор 1 приводится в движение двигателем посредством приводного ремня. В гибридных транспортных средствах компрессор 1 приводится в движение электромотором. Для смазки компрессора 1 используется специальное масло, необходимый объем которого растворяется в хладагенте, компрессор 1 создает разрежение во впускном отверстии, а на выходе компрессора 1 уже присутствует хладагент под высоким давлением. Хладагент в виде газа поступает в компрессор 1 из испарителя 5 и камеры турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной 6. В компрессоре 1 газ сжимается при этом его температура значительно повышается, в таком виде он поступает в конденсатор 2. Конденсатор 2 имеет четыре основные секции: в первой секции газ охлаждается набегающим потоком воздуха, во второй - газ конденсируется на внутренних поверхностях и переходит в жидкое состояние, в модуляторе происходит разделение жидкого и газообразного хладагента, в секции суперохлаждения хладагент дополнительно охлаждается.

Далее охлажденный жидкий хладагент поступает в расширительный клапан 4, который представляет из себя дроссель или клапан переменного сечения малого диаметра. После прохождения расширительного клапана 4, хладагент представляет из себя мелкодисперсный туман, готовый к расширению. В процессе расширения давление и температура хладагента уменьшаются, что приводит к превращению нагретой жидкости под высоким давлением в туман с низким давлением и температурой, который уже способен поглощать тепло.

Затем система разветвляется на два контура охлаждения: основной контур с испарителем 5 и контур с камерой турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной 6. В контуре турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной 6 газ под давлением распыляется в герметичную камеру, где происходит непосредственный контакт охлаждающего вещества с проводниками обмоток и внутренними слоями магнитопроводов, что повышает интенсивность теплоотвода от электрической машины. После камеры турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной хладагент поступает на вход компрессора 1 и цикл замыкается. В основном контуре нагрев ребер охлаждения вызывает процесс испарения распыленного в испарителе 5 хладагента, который поглощает избытки тепла и превращается в газ, этот газ поступает обратно на вход компрессора 1 и процесс повторяется.

Расширительный клапан 4 регулирует количество хладагента, подаваемого на испаритель 5 и камеру турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной 6. Таким образом, расширительный клапан 4 способен увеличивать или уменьшать поток хладагента, поддерживая необходимую степень испарения и воздействовать на эффективность работы контуров охлаждения: дополнительный контур с камерой турбокомпрессора с интегрированной электрической машиной 6 и основной контур с испарителем 5.

Последний важный компонент системы охлаждения - это датчик давления 3, который предохраняет систему от преждевременного износа. Датчик давления 3 определяет давление хладагента на выходе из конденсатора 2, если оно выше требуемого, то датчик подает сигнал к выключению компрессора 1.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет обеспечить эффективное охлаждение активных частей электрической машины, работающих в условиях с повышенными температурами за счет использования системы кондиционирования транспортного средства. Использование неинертного диэлектрического хладагента обеспечивает высокую надежность системы.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат - обеспечение эффективного охлаждения активных частей электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор ДВС, за счет использования системы кондиционирования транспортного средства. Предложенная система охлаждения электрической машины 6, интегрированной в турбокомпрессор ДВС, включает основной контур охлаждения, образованный системой кондиционирования транспортного средства, содержащий компрессор 1, соединенный с конденсатором 2, расширительный клапан 4, регулирующий подаваемый хладагент в испаритель 5, который соединен с компрессором 1, при этом включает дополнительный контур охлаждения, образованный камерой 6 турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, вход которой связан с расширительным клапаном 4 основного контура охлаждения, а выход которой замкнут на вход компрессора 1 основного контура охлаждения. 1 ил.

Система охлаждения электрической машины, интегрированной в турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания, включающая основной контур охлаждения, образованный системой кондиционирования транспортного средства, содержащий компрессор, соединенный с конденсатором, расширительный клапан, регулирующий подаваемый хладагент в испаритель, который соединен с компрессором, при этом включает дополнительный контур охлаждения, образованный камерой турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, вход которой связан с расширительным клапаном основного контура охлаждения, а выход которой замкнут на вход компрессора основного контура охлаждения.