PL178500B1 - Zasobnik ciepła dla chłodzonego płynem silnika spalinowego wewnętrznego spalania - Google Patents

Abstract

1. Zasobnik ciepla dla chlodzonego plynem silnika spalinowego wewnetrznego spalania, do podgrzewania silnika przed jego rozruchem, zawierajacy blok silnika posiada pompe chlodziwa i kanaly cyrkulacyjne dla chlodziwa i izolowany cieplnie pojemnik przecho- wujacy podgrzane chlodziwo, z umieszczonym w nim suwliwie pomiedzy górnym i dolnym polozeniem tlokiem dzielacym ten pojemnik na dwie komory, które sa polaczone z wlotem i wylotem kanalów dla chlodziwa bloku silnika, oraz pompe chlodziwa umieszczona po- miedzy blokiem silnika a pojemnika przechowujacego, znamienny tym, ze dwie komory (8,8') pojemnika prze- chowujacego (7) sa polaczone ze soba za pomoca co naj- mniej jednego zaworu (19) zamontowanego w tloku (9), zas pompa (10) jest polaczona z pierwsza komora (8 `) pojemnika przechowujacego (7) oraz z zespolem ste- rujacym oraz korzystnie mikroprocesorem FIG. 2 P L 178500 B 1 ( 1 2 ) PL (1 1 ) 178500 (1 3 ) B1 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest zasobnik ciepła dla chłodzonego płynem silnika spalinowego wewnętrznego spalania.

Ogólnie znane sąproblemy związane z rozruchem na zimno silników spalinowych wewnętrznego spalania, takich jak silniki samochodowe. Problemy te są normalnie przezwyciężane poprzez połączenie silnika z oddzielnym źródłem ciepła, takim jak na przykład elektryczny podgrzewacz silnika, przed rozruchem silnika. Proponowano także zastosowanie urządzeń, które wykorzystywały zawartość ciepła w chłodziwie, które zostało podgrzane przez silnik, poprzez przechowywanie płynu w izolowanym pojemniku, który był połączony z systemem chłodzenia silnika. Jednak urządzeniom takim stawia się specjalne wymagania, kiedy mająbyć one stosowane w nowocześniejszych silnikach spalinowych wewnętrznego spalania, które zawierają tak zwane zamknięte systemy chłodzenia, które działają przy stałej objętości chłodziwa.

Urządzenie przeznaczone do tego celu jest ujawnione w szwedzkim opisie patentowym nr SE-B-444 348. Ten opis patentowy przedstawia zespół dla silników spalinowych wewnętrznego spalania, których bloki silnikowe są wyposażone w kanały poprzeczne dla cyrkulacji wody chłodzącej, zawierający izolowany cieplnie pojemnik do przechowywania gorącego chłodziwa, pompę o odwracalnym biegu pracy, za pomocąktórej chłodziwo może być przepompowywane z kanałów w bloku silnika do izolowanego cieplnie pojemnika przechowującego, a stamtąd z powrotem do kanałów w bloku silnika, przy czym pojemnik przechowujący jest podzielony na dwie komory, za pomocą poruszających się ruchem postępowo-zwrotnym, tłoków, przy czym komory są połączone z otworem wlotowym i wylotowym kanałów chłodziwa w bloku silnika. W tym przypadku kiedy silnik pracuje, jedna komora w pojemniku przechowującym zawiera, chłodne chłodziwo. Kiedy silnik przestaje pracować, do drugiej komoryjest pompowane gorące chłodziwo i w ten sposób tłokjest przemieszczany i chłodne chłodziwo jest wprowadzane do kanałów w bloku silniku. Przed ponownym uruchomieniem silnika, pompa jest uruchamiana, ale teraz w kierunku przeciwnym, tak, aby wprowadzić przechowywane gorące chłodziwo z drugiej komory do kanałów w bloku silnika, jednocześnie wprowadzając chłodne chłodziwo z bloku silnika do pierwszej komory.

To rozwiązanie jednak posiada pewne wady. Po pierwsze, pojemnik przechowujący jest chłodzony, kiedyjednajego komorajest opróżniana z zawartości gorącego chłodziwa za pomocą

178 500 ruchomego tłoka, a następnie zimne chłodziwo jest przenoszone z silnika do drugiej komory pojemnika przechowującego, to znaczy zimne chłodziwo jest przechowywane w pojemniku, kiedy silnik pracuje. Tak więc, kiedy silnikjest zatrzymywany, gorące chłodziwo, które przeszło z bloku silnika do pojemnika jest przechowywane w komorze, która została ochłodzona zimnym chłodziwem. W ten sposób w dużym stopniu zostaje zmniejszona skuteczność zespołu. Po drugie, zespół wymaga zamontowania pompy o biegu odwracalnym.

Celem wynalazku jest zasobnik ciepła dla chłodzonego płynem silnika spalinowego.

Zasobnik ciepła dla chłodzonego płynem silnika spalinowego wewnętrznego spalania, do podgrzewania silnika przedjego rozruchem, zawierający blok silnika posiada pompę chłodziwa i kanały cyrkulacyjne dla chłodziwa i izolowany cieplnie pojemnik przechowujący podgrzane chłodziwo, z umieszczonym w nim suwliwie pomiędzy górnym i dolnym położeniem tłokiem dzielącym ten pojemnik na dwie komory, które są połączone z wlotem i wylotem kanałów dla chłodziwa bloku silnika, oraz pompę chłodziwa umieszczoną pomiędzy blokiem silnika a pojemnika przechowującego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dwie komory pojemnika przechowującego są połączone ze sobą za pomocą co najmniej jednego zaworu zamontowanego w tłoku, zaś pompa jest połączona z pierwszą komorą pojemnika przechowującego oraz z zespołem sterującym oraz korzystnie mikroprocesorem.

Korzystnie zawór zawiera suwak, wystający na zewnątrz z każdego końca tłoka, przy czym w położeniu otwarcia zaworu suwak, jest oparty o jedną ze ścian końcowych pojemnika.

Dzięki takiemu rozwiązaniu zasobnik ciepła, zawiera izolowany pojemnik przechowujący podgrzane chłodziwo i temperaturajego ścianekjest równa temperaturze chłodziwa podczas pracy silnika, oraz który wymaga jedynie obecności pompy jednokierunkowej. Zasobnik ciepła umożliwia gorącemu chłodziwu przepłynięcie przez zasobnik, w celujego podgrzania, kiedy silnik pracuje. Pod tym względem zasadnicząsprawąjest także to, aby chłodziwo normalnie pozostające w przewodzie przeszło do silnika tak, aby całkowicie opróżnić pojemnik z całego chłodziwa.

Osiągnięcie tych celów nie było możliwe przy zastosowaniu wcześniejszych zespołów zasobników ciepła dla silników spalinowych wewnętrznego spalania chłodzonych wodą.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój częściowy silnika spalinowego wewnętrznego spalania chłodzonego wodą wyposażonego w zasobnik ciepła według wynalazku; fig. 2 - przekrój wzdłużny zasobnika ciepła, przez który podczas pracy silnika przepływa chłodziwo; oraz fig. 3 przekrój wzdłużny zasobnika ciepła, przy czym przechowywane chłodziwo przepłynęło do silnika.

Na figurze 1 pokazano silnik 1 spalinowy wewnętrznego spalania chłodzony wodą, w którego bloku 2 znajduje się pompa 3 chłodziwa i kanały cyrkulacyjne chłodziwa (nie pokazane szczegółowo), przy czym chłodziwo to przepływa także przez chłodzony powietrzem wymiennik ciepła 4.

Blok 2 silnika Ijest połączony z zasobnikiem ciepła 6, według wynalazku, za pomocąprzewodu 5. Zasobnik ciepła 6 zawiera zaizolowany pojemnik przechowujący 7, posiadający pierwszą komorę 8, która jest odgrodzona od drugiej komory 8⁷ za pomocą poruszającego się ruchem postępowo-zwrotnym tłoka 9. Druga komora 8'jest połączona z pompą 10, która z koleijest połączona przewodem 11 z blokiem silnika 1.

Jak pokazano na fig. 2 i 3, pojemnik przechowujący 7, posiada otwory wlotowe i wylotowe kanałów 15 i 16, wyposażonych w izolujące elementy zamykające 17, 17'.

Kanał 16 jest umieszczony w środku pojemnika 7 i na całej długości. Kanał 16 stanowi także prowadnicę dla poruszającego się ruchem postępowo-zwrotnym tłoka 9.

Oba elementy zamykające 17,17' sąw postaci stożka zaworowego i sąprzemieszczanejednocześnie pomiędzy położeniem otwartym i zamkniętym otwierając lub zamykając odpowiednio kanał 15,16 za pomocą urządzenia elektromagnetycznego 18.

Pierwsza komora 8 i druga komora 8pojemnika przechowującego 7 sąpołączone ze sobą tak, że pomiędzy nimi może przepływać płyn. Komory 8, 8' są ze sobą połączone za pomocą zaworu 19, umieszczonego w tłoku 9 i przesuwanego pomiędzy położeniem otwartym i położę4

178 500 niem zamkniętym, zgodnie z położeniem tłoka 9 względem ścian końcowych pojemnika przechowującego 7, przy czym te ściany końcowe tworząoparcie dla tłoka 9. Zawór 19 jest skonstruowany tak, że gdy trzeba go zamknąć, to tłok 9jest odsuwany od ścian końcowych pojemnika przechowującego 7, a gdy trzeba go otworzyć, to tłok 9, a w rezultacie także zawór 19, zbliża się i opiera się o jedną ze ścian końcowych pojemnika przechowującego 7.

Znanychjest wiele różnych przykładów wykonania takich zaworów, a w przypadku przedstawionego przykładu wykonania wynalazku, zawór ma suwak 20, wystający na zewnątrz z każdego końca zaworu 19, przy czym suwak 20 jest dociskany w kierunku położenia zamknięcia zaworu 9 przez sprężynę 21. Kiedyjedna z wystających na zewnątrz części suwaka 20 zaworu 19 jest wystawiona na siłę wystarczająco dużą dla przezwyciężenia siły sprężyny 21, to zawór 19 otworzy się tak, aby umożliwić chłodziwu przepłynięcie przez tłok 9, a w ten sposób - przez pojemnik przechowujący 7. Testy praktyczne wykazały, że siła, przy której ruchomy tłok 9 jest przesuwany w kierunku jednej ze ścian końcowych pojemnika przechowującego 7, za pomocą siły wytwarzanej przez przepływ chłodziwa i względnej różnicy ciśnienia pojawiającej się w ten sposób pomiędzy komorami 8 i 8', jest wystarczająca do otwarcia zaworu 19 za pomocą suwaka 20. W tym położeniu suwak 20jest oparty o ścianę końcowąpojemnikaprzechowującego 7, przy odpowiednio dobranej charakterystyce sprężyny 21. Kiedy efekt wytwarzany przez przepływ chłodziwa zanika, a różnica ciśnienia po każdej stronie tłoka 9 zostaje w ten sposób wyrównana, sprężyna 21 przesunie w drugą stronę suwak 20 w kierunku od ściany końcowej, i zawór 19 zostanie zamknięty za pomocą suwaka 20.

Chłodziwo wodne w kanałach bloku 2 silnika 1 jest podgrzewane w czasie pracy silnika 1. Pompa 3 powoduje krążenie chłodziwa w wymienniku ciepła 4 silnika 1 i bloku 2 silnika 1, a także krążenie chłodziwa w zasobniku ciepła 6.

Kiedy silnik 1 pracuje, ruchomy tłok 9 znajduje się w dolnym położeniu końcowym, stykając się ze ścianką końcową (patrz fig. 3), zaś suwak 20 zaworu znajduje się w położeniu otwartym. Pompa chłodziwa 3 silnika 1 pompuje chłodziwo przez pojemnik przechowujący 7 i pompę 10, która w ten sposób nie jest uruchamiana.

Chłodziwo krążące przez pojemnik przechowujący 7 jest po pierwsze wprowadzane do pierwszej komory 8 w pojemniku przechowującym 7, a następnie, przez zaworowy suwak 20, do drugiej komory 8'. Chłodziwo przechodzi następnie przez pompę 10 i z powrotem do bloku 2 silnika, przez przewód 11.

Ściany wewnętrzne pojemnika przechowującego 7 są więc podgrzewane w sposób ciągły do temperatury, która jest równa temperaturze chłodziwa podczas pracy silnika 1.

Kiedy silnik 1 jest wyłączany, powodując zatrzymanie się pompy 3 chłodziwa silnika, ciśnienie pojednej stronie tłoka 9 także spadnie i w rezultacie suwak zaworu 20 zostanie zamknięty.

W celu zapobieżenia wymianie ciepła pomiędzy gorącym chłodziwem przechowywanym w zaizolowanym pojemniku przechowującym 7 i chłodziwem, które znajduje się na zewnątrz pojemnika przechowującego 7, i które stopniowojest ochładzane, kiedy silnik 1 jest wyłączony, ruchomy tłok 9 jest odpowiednio izolowany. W celu dalszego uniknięcia ryzyka wymiany ciepła pomiędzy gorącym chłodziwem w pojemniku przechowującym 7 i stopniowo ochładzanym chłodziwem na zewnątrz pojemnika przechowującego 7, elementy zamykające 17,17' zasobnika ciepła 6 także izolują cieplnie.

Przed ponownym uruchomieniem silnika 1, po pierwsze uruchamianaj est pompa 10 tak, że ochłodzone chłodziwo jest przepompowywane z silnika 1 i przechodzi z drugiego końca bloku 2 silnika do komory drugiej 8' pojemnika przechowującego 7, to znaczy w kierunku ruchomego tłoka 9, którego suwak 20 zaworu znajduje się w związku z tym w położeniu zaworu zamkniętego. Ruchomy tłok 9 jest przemieszczany do góry (fig. 3) pod wpływem siły wywieranej przez przepływ chłodziwa i względny wzrost ciśnienia po jednej stronie tłoka tak, że chłodziwo przechowywane w komorze pierwszej 8 będzie przeprowadzane do jednego końca bloku 2 silnika 1 przewodem 5, podczas kiedy chłodzone chłodziwo jest przeprowadzane z bloku 2 silnika 1 do drugiej komory 8', w ten sposób stopniowo wypełniając tę komorę.

178 500

Kiedy ruchomy tłok 9 zbliża się do górnej ściany końcowej pojemnika przechowującego 7 wówczas wystająca na zewnątrz część suwaka 20 zetknie się ze ścianą końcową i w ten sposób zawór 19 zostaje otwarty. Jednak pompa 10 nie jest zatrzymywana w tym położeniu suwaka 20, ale pracuje dalej, do czasu aż przewód 5 połączony z kanałami chłodziwa w bloku 2 silnika 1 także zostanie opróżniony z gorącego chłodziwa. W rezultacie, chłodziwo bloku silnika 1 jest zasadniczo zastępowane gorącym chłodziwem przechowywanym w pojemniku przechowującym 7, po czym silnik 1 jest gotowy do rozruchu.

Podczas rozruchu silnika 1, pompa 3 silnika 1 pompuje chłodziwo w kierunku przeciwnym, to znaczy do komory pierwszej 8 pojemnika przechowującego 7, dzięki czemu strumień chłodziwa przemieszcza ruchomy tłok 9 z powrotem do jego dolnego położenia końcowego (fig. 2), w którym styka się ze ścianakońcową pojemnika przechowującego 7, dzięki czemu suwak 20 zostaje otwarty i chłodziwo znowu może krążyć przez pojemnik przechowujący 7.

Silnik pompy 10 może być sterowany za pomocąznanych środków, na przykład za pomocą przełączników położeń końcowych, które są aktywowane w zależności od położenia tłoka 9 w pojemniku przechowującym 7, oraz środków sterujących, które działają w celu zatrzymywania pompy 10 po upływie określonego okresu czasu. Naturalnie, w odpowiednich miejscach mogą być dostarczone czujniki temperatury, w celu zapobiegania niepotrzebnemu uruchamianiu urządzenia, na przykład kiedy silnik, który ma być zapalony, posiada już wymaganą temperaturę rozruchu. Wszystkie sygnały wytwarzane przez czujniki sąkorzystnie koordynowane za pomocą mikroprocesora.

Ponieważ dwie komory 8,8' pojemnika przechowującego 7 są ze sobą hydraulicznie połączone za pomocą suwaka 20 zaworu 19, to zasobnik ciepła 6 według wynalazku ma tę zaletę, że umożliwia kierowcy i pasażerom pojazdu wykorzystanie przechowywanego ciepła do ogrzania wnętrza pojazdu, za pomocąwymiennika ciepła znajdującego się we wnętrzu pojazdu, kiedy silnik 1 nie pracuje. W praktyce umożliwia to utrzymanie ciepła wnętrza zaparkowanego pojazdu z zatrzymanym silnikiem, poprze uruchomienie pompy 10, a w ten sposób spowodowanie krążenia gorącego przechowywanego chłodziwa przez wymiennik ciepła umieszczony we wnętrzu pojazdu. W celu umożliwienia utrzymania wnętrza pojazdu w cieple, dla komfortu kierowcy i pasażerów w przypadku względnie długiego parkowania, w odpowiednim miejscu w pojemniku przechowującym 7 może być zainstalowany element grzejny, przy czym takie uruchomienie pompy 10 będzie powodowało przepływ chłodziwa przez element grzejny, a więc także ogrzanie wnętrza pojazdu.

Zasobnik ciepła 6 według wynalazku posiada także zaletę umożliwiania, kiedy jest to konieczne, wzajemnego połączenia kilku pojemników przechowujących w szereg, przy czym wszystkie wspomniane pojemniki mogą być zasilane za pomocąjednej pompy. Jest to możliwe ponieważ dwie komory są połączone ze sobą zapewniając przepływ płynu, dzięki zaworowi 19 umieszczonemu w tłoku 9, przy czym zawór 19 umożliwia przepływ chłodziwa przez pojemnik przechowujący 7.

Jest zrozumiałe, że urządzenie według wynalazku może być stosowane w dziedzinach innych niż te opisane i przedstawione na rysunku, takichjak na przykład przechowywanie chłodziwa i regulacja temperatury pokojowej.

178 500

FIG. 2 FIG. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zasobnik ciepła dla chłodzonego płynem silnika spalinowego wewnętrznego spalania, do podgrzewania silnika przed jego rozruchem, zawierający blok silnika posiada pompę chłodziwa i kanały cyrkulacyjne dla chłodziwa i izolowany cieplnie pojemnik przechowujący podgrzane chłodziwo, z umieszczonym w nim suwliwie pomiędzy górnym i dolnym położeniem tłokiem dzielącym ten pojemnik na dwie komory, które są połączone z wlotem i wylotem kanałów dla chłodziwa bloku silnika, oraz pompę chłodziwa umieszczonąpomiędzy blokiem silnika a pojemnika przechowującego, znamienny tym, że dwie komory (8, 8) pojemnika przechowującego (7) są połączone ze sobą za pomocą co najmniej jednego zaworu (19) zamontowanego w tłoku (9), zaś pompa (10) jest połączona z pierwszą komorą (8) pojemnika przechowującego (7) oraz z zespołem sterującym oraz korzystnie mikroprocesorem.
2. 2. Zasobnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór (19) zawiera suwak (20), wystający na zewnątrz z każdego końca tłoka (9), przy czym w położeniu otwarcia zaworu suwak (20), jest oparty o jedną ze ścian końcowych pojemnika przechowującego (7).