Термостат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01P7/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам, ускоряющим прогрев рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания и автоматически поддерживающим ее температуру в заданных пределах.

Известен термостат системы жидкостного охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий основной клапан, в седле которого выполнен перепускной канал, и дополнительный клапан, размещенный в канале и выполненный в виде термобаллона.

Недостатком известного термостата являются низкие динамические показатели автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - улучшение динамических показателей.

Указанная цель достигается тем, что термостат обеспечивает автоматическое регулирование температуры рабочей жидкости по сигналам, пропорциональным как изменению температуры, так и скорости ее изменения, Для этого термостат, содержащий корпус, основной сильфов, жестко связанный одним торцом с корпусом, а другим - с подвижным фланцем, имеющим дросселирующее отверстие, вспомогательный клала н со штоком и основной клапан, дополнительно снабжается наружным силь- фоном, охватывающим основной сильфон и установленным с возможностью образования между ними полости, заполненной текучей средой, вспомогательным и внутренним, размещенным в последнем, силь- фонами с первым и вторым контактными торцами и средним подвижным фланцем с осевой тягой, причем первые контактные торцы соответственно вспомогательного и внутреннего сильфонов подсоединены к вспомогательному клапану, второй контактный торец вспомогательного сильфона связан с подвижным фланцем, средний подвижный фланец подключен с одной стороны к второму контактному торцу внутреннего сильфона, а с другой - к подвижному фланцу посредством осевой тяги.

Такая конструкция термостата приводит к тому, что при резком изменении температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя температура легкокипящей жидкости в основном сильфоне, из-за наличия между ним и наружным силь- фоном текущей среды с меньшим коэффициентом теплопроводности, будет изменяться медленнее, чем во вспомогательном сильфоне, обуславливая в последнем более интенсивное изменение давления. В результате вспомогательный клапан будет перемещаться на величину, пропорциональную изменению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения. Кроме того, из-за отличающегося давления легкокипящей жид кости в основном сильфоне его подвижный фланец будет перемещаться со сравнительно меньшей скоростью, чем

0 вспомогательный клапан, задерживая при этом через осевую тягу средний подвижный фланец, повышая во вспомогательном сильфоне давление легкокипящей жидкости еще на дополнительную величину, обеспечивая

5 вспомогательному клапану дополнительное перемещение, пропорциональное скорости изменения температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

Таким образом, в переходном процессе

0 изменения температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя перемещение как вспомогательного, так и основного клапанов будет состоять из двух перемещений: первого перемещения, пропорцио5 нального изменению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя, и второго перемещения, пропорционального скорости ее изменения.

8 случае стабилизации температуры ра0 бочей жидкости в системе охлаждения выравниваются температура и давление легкокипящей жидкости в основном и вспомогательном сильфонах. В результате по- движный-фланец и вспомогательный клапан

5 займут исходное положение, изменяя при этом объем полости вспомогательного сильфона и давление в нем легкокипящей жидкости на величину, пропорциональную составляющей скорости изменения темпе0 ратуры охлаждающей жидкости. Это обуславливает исчезновение скоростной составляющей перемещения вспомогательного клапана и он будет находиться в положении, соответствующем перемещению,

5 пропорциональному только изменению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

При медленном изменении теплового состояния охлаждающей жидкости в двига0 теле исполнительные клапаны термостата будут перемещаться под действием сигналов, пропорциональных только изменению ее температуры.

На чертеже показан термостат, разрез.

5 Термостат содержит корпус 1, с которым жестко связаны одними торцами OCHOD- ной 2 и наружный 3 сильфоны, а другие торцы их - с подвижным фланцем 4. Фланец 4 связан с вторым контактным торцом вспомогательного сильфона 5, первый контактный торец которого подсоединен к вспомогательному клапану 6 и к полому штоку 7 с основным клапаном 8. С клапаном б первым контактным торцом также связан расположенный внутри вспомогательного сильфона 5 внутренний сильфон 9, другой торец которого подключен с одной стороны к среднему подвижному фланцу 10, а с другой - к подвижному фланцу 10 посредством осевой тяги И подвижный фланец 4.

Полость а, образованная основным 2 и наружным 3 сильфонами, корпусом 1 и подвижным фланцем 4, заполнена текучей средой (например, воздухом или другим веществом), коэффициент теплопроводности которой меньше коэффициента теплопроводности материала стенок сильфонов.

Полость Ь, образованная основным сильфоном 2 корпусом 1 и подвижным фланцем 4, а также полость с, образованная подвижным фланцем 4, средним подвижным фланцем 10, вспомогательным 5, внутренним сильфоном 9 и вспомогательным бклапаном 6, заполнены легкокипящей жидкостью.

Дня прямого и обратного перепуска легкокипящей жидкости из полости b в полость с, обеспечивающего при стабилизации теплового состояния рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя исчезновение с определенной быстротой составляющей перемещения клапанов, пропорциональной скорости изменения температуры, в подвижном ф/анце 4 выполнено дросселирующее отверстие 12

Термостат работает следующим образом.

При резком повышении температуры рабочей жидкости Б системе охлаждения двигателя, обусловленном, например, рез- ким увеличением прикладываемой к нему внешней нагрузки, из-за наличия термического сопротивления среды в полости а нагрев легкокипчщей жидкости а следовательно, ее давление в основном сильфоне 2 будут нарастать медленнее, чем в полости с вспомогательного сильфона 5.

В результате повышения давления в сильфоне 5 вспомогательный клапан 6 будет перемещаться вверх с определенной скоростью и на величину, пропорциональную изменению (емпературы рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя. При этом из-за низшего давления легкокипящей жидкости в сильфоне 2 подвижный фланец 4 будет перемещаться также вверх, но со сравнительно меньшей скоростью, чем вспомогательный клапан 6, придерживая через осевую тягу 11 средний подвижный фланец 10 и одновременно повышая в сильфоне 3 давление легкокипящей жидкости еще на дополнительную величину, тем самым обеспечивая вспомогательному клапану 6 дополнительное перемещение, которое пропорционально скорости изменения температуры рабочей жидкости в системе ох- лажденич двигателя.

Таким образом, в переходном процессе повышения температуры охлаждающей рабочей жидкости перемещение как вспомогательного 6, так и основного 7 клапанов будет состоять из двух перемещений - первого перемещения, вызванного повышением температуры, и второго перемещения, вызванного скоростью повышения температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

По мере выравнивания температуры легкокипящей жидкости, обусловленного стабилизацией теплового режима двигателя, а следовательно, ее давления в основном 2 и вспомогательном 5 сильфонах расстояние между подвижным фланцем 4 и вспомогательным клапаном 6 уменьшится В результате подвижный 4 и средний подвижный 10 фланцы подымутся, увеличивая при этом объем полости с и одновременно уменьшая давление находящейся в ней легкокипящей жидкости на величину, обеспечивающую исчезновение составляющей перемещения вспомогательного 6 и основ ного 3 клапанов, пропорциональной сгоро- сти повышения температуры, и которые t установившемся тепловом режиме займут положение, соответствующее перемещению, пропорциональному только повышению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

В случае резкого понижения температуры рабочей жидкости в системе охлажде ния, обусловленного, напри-мер, резким уменьшением прикладываемой к двигателю внешней нагрузки, термостат будет работать аналогично, с той лишь разницей, что выходные перемещения его подвижных деталей будут направлены в противоположную сторону. По мере выравнивания температуры и давления кипящей жидкости в основном 2 и вспомогательном 5 сильфонах, происходи исчезновение составляющей перемещения как вспомогательного 6, так и основного 8 клапанов, пропорциональной скорости снижения температуры, и тогда клапаны 6 и 8 будут находиться в положении, соответствующем перемещению, пропорциональному только снижению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

В случае медленного повышения температуры рабочей жидкости в системе охлаждения, также будут медленно увеличиваться нагрев и давление легкокипящей жидкости в сильфонах 2 и 5, что обуславливает перемещение подвижного фланца 4 и вспомогательного клапана 6 с одинаковой скоростью и на одинаковую величину. В этом случае термостат будет работать по сигналам, пропорциональным только повышению температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя.

В случае медленного снижения температуры, перемещения вспомогательного 6 и основного 8 клапанов будут осуществляться в обратном направлении по сигналам, пропорциональным только уменьшению температуры рабочей жидкости в системе охлаждения двигателя.

Использование термостата позволяет повысить точность автоматического поддержания оптимального теплового состояния двигателя внутреннего сгорания особенно при работе в условиях резко переменных нагрузок, что, s свою очередь, повышает надежность, а также эксплуатационные показатели,

Формула изобретения

Термостат системы охлаждения двигателе внутреннего сгорания,.содержащий

корпус, основной сильфом, жестко связанный одним торцом с корпусом, а другим - с подвижным фланцем, имеющим дросселирующее отверстие, вспомогательный клапан со штоком и основной клапан, соединенный через шток со вспомогательным, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей, он снабжен наружным сильфоном, охватывающим основной сильфон и установленным с возможностью образования иежду ними полости, заполненной текучей средой, вспомогательным и внутренним, размещенным в последнем, сильфонами с первым и вторым контактными торцами и средним подвижным фланцем с осевой тягой, причем первые контактные торцы соответственно вспомогательного и внутреннего сильфонов подсоединены к вспомога вльному клапану, второй контактный торец вспомогательного сильфона связан с подвижным фланцем, средний подвижный фланец подключен с одной стороны к второму контактному торцу внутреннего сильфона, а с

другой - к подвижному фланцу посредством осевой тяги.