RU2186229C1

RU2186229C1 - Internal combustion engine liquid cooling and heating system

Info

Publication number: RU2186229C1
Application number: RU2001122897/06A
Authority: RU
Inventors: С.П. Терентьев
Original assignee: Терентьев Сергей Петрович
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2002-07-27
Also published as: WO2003016689A1

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed system has radiator with filler and drain tanks, bypass channel, hot and cold cooling liquid circulation circuits, electronic temperature control unit, oil heater located in sump, catalyst heater and cooling liquid heating device located in bypass channel housing. Bypass channel is made in form of base member secured on drain and filler tanks of radiator and is furnished with check valve mounted from side of filler tank. Swinging shutter with electric drive which controls liquid flows is installed in outlet branch pipe area inside bypass channel housing for turning. Electric drive is made in form of electric motor with potentiometer mounted on its shaft from one side and with drive gear mounted on its other end. Drive gear is in constant meshing with gear sector of switching shutter. EFFECT: improved efficiency of engine heating at simplified design of system. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам охлаждения и подогрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Наиболее близким техническим решением настоящего изобретения является деаэрационная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (US 3.255.740 кл. 123-10,09, 1966 г. ). Известная деаэрационная система охлаждения двигателя содержит рубашку охлаждения двигателя, радиатор с наливным бачком с двумя отверстиями и сливным бачком с одним отверстием, насос, средства соединения двигателя, радиатора и насоса для циркуляции охладителя внутри них, перепускной канал системы охлаждения радиатора с варьируемой порцией охладителя, средство для регулировки потока жидкости, выполненное в виде термостата. Известная деаэрационная система охлаждения двигателя постоянно обеспечивает зону в одном из бачков радиатора для удаления воздуха или газов из охладителя независимо от того, выступает ли термостат перепускным каналам системы охлаждения (байпасам) радиатора. The invention relates to engine building, in particular to systems for cooling and heating internal combustion engines (ICE). The closest technical solution of the present invention is a deaeration cooling system of an internal combustion engine (US 3.255.740 class. 123-10.09, 1966). The known deaeration engine cooling system comprises an engine cooling jacket, a radiator with a filling tank with two openings and a drain tank with one opening, a pump, means for connecting the engine, a radiator and a pump for circulating the cooler inside them, a bypass channel of the radiator cooling system with a variable portion of the cooler, means to adjust the flow of fluid, made in the form of a thermostat. The known deaeration engine cooling system constantly provides a zone in one of the radiator tanks to remove air or gases from the cooler, regardless of whether the thermostat protrudes to the radiator bypass channels (bypass) of the radiator.

Недостатками известной деаэрационной системы охлаждения двигателя является наличие большого числа соединений рабочих узлов системы охлаждения ДВС, вызванное установкой средства управления потоками жидкости в разрыв трубопроводов, что снижает надежность системы охлаждения. Так же выполнение средства управления потоками жидкости в виде термостата дополнительно снижает надежность системы охлаждения и не позволяет проводить унификацию узлов системы охлаждения для разных типов и размеров двигателей. The disadvantages of the known deaeration engine cooling system is the presence of a large number of connections of the working units of the engine cooling system, caused by the installation of means for controlling fluid flows in the pipeline rupture, which reduces the reliability of the cooling system. Also, the implementation of liquid flow control means in the form of a thermostat further reduces the reliability of the cooling system and does not allow the unification of cooling system components for different types and sizes of engines.

Техническим результатом изобретения является разработка максимально компактной и надежной системы охлаждения путем уменьшения количества соединений, эффективный предпусковой прогрев системы охлаждения до ее рабочей температуры и систем смазки и выпуска двигателя внутреннего сгорания, возможность дифференцированной установки рабочей температуры двигателя в зависимости от нагрузки на него в данный момент и обеспечение унификации компонентов системы охлаждения. The technical result of the invention is the development of the most compact and reliable cooling system by reducing the number of connections, effective preheating of the cooling system to its operating temperature and lubrication and exhaust systems of the internal combustion engine, the possibility of differentially setting the operating temperature of the engine depending on the load on it at the moment and ensuring the unification of the components of the cooling system.

Технический результат достигается тем, что в системе жидкостного охлаждения и прогрева ДВС, содержащей рубашку охлаждения двигателя, радиатор с наливным бачком с двумя отверстиями и сливным бачком с одним отверстием, насос, подводящий и отводящий каналы системы охлаждения, связывающие двигатель, радиатор, обводной канал, горячий и холодный контуры для циркуляции охлаждающей жидкости, средство управления потоками жидкости, согласно изобретению, система дополнительно снабжена электронным блоком управления температурой, устройством электроввода для связи электронного блока управления температурой с внешним источником питания, панелью управления электронным блоком, расположенной в салоне автомобиля, подогревателем масла, расположенным в поддоне двигателя, выполненным в виде поверхностно-распределительного термозависимого электронагревателя и связанным с электронным блоком управления температурой, подогревателем катализатора, расположенным на катализаторе и выполненным в виде поверхностно-распределительного термозависимого электронагревателя, связанным с электронным блоком управления температурой, устройством подогрева охлаждающей жидкости, выполненным в виде электронагревательного элемента, расположенного в корпусе обводного канала, при этом обводной канал выполнен в виде корпусной детали, закрепленной на сливном и наливном бачках радиатора, и имеет обратный клапан, смонтированный со стороны наливного бачка, и выходной патрубок, расположенный снаружи в точке пересечения обводного и охлаждающего каналов, качающейся заслонкой с электроприводом, управляющей потоками жидкости, установленной в районе выходного патрубка внутри корпуса обводного канала с возможностью ее поворота и выполненной в виде сегмента круга, имеющего некоторую толщину, со сквозным отверстием в точке, откуда очерчивается радиус дуги сегмента, при этом качающаяся заслонка закреплена на валу одним своим концом, установленным внутри корпуса обводного канала, а другим - выходящим наружу, где на нем закреплен зубчатый сектор, между зубчатым сектором и держателем, установленным на корпусе обводного канала, смонтирована возвратная пружина, электропривод выполнен в виде электродвигателя с потенциометром, смонтированным на его валу с одной стороны и с приводной шестерней, расположенной на другом его конце, причем приводная шестерня находится в постоянном зацеплении с зубчатым сектором. The technical result is achieved by the fact that in a system of liquid cooling and warming up an internal combustion engine containing a cooling jacket for an engine, a radiator with a filling tank with two holes and a drain tank with one hole, a pump supplying and discharging channels of the cooling system connecting the engine, radiator, bypass channel, hot and cold circuits for circulating coolant, a means of controlling fluid flows, according to the invention, the system is additionally equipped with an electronic temperature control unit, an electronic device input cable for connecting the electronic temperature control unit with an external power source, the control panel of the electronic unit located in the passenger compartment, an oil heater located in the engine sump, made in the form of a surface-distributed thermally dependent electric heater and connected to the electronic temperature control unit, a catalyst heater located on the catalyst and made in the form of a surface-distribution thermally dependent electric heater associated with ele a ctron temperature control unit, a coolant heating device made in the form of an electric heating element located in the body of the bypass channel, the bypass channel is made in the form of a body part, mounted on the radiator drain and tank, and has a check valve mounted on the side of the tank and an outlet pipe located externally at the intersection of the bypass and cooling channels, the swinging damper with an electric actuator controlling the fluid flows, is installed in the area of the outlet pipe inside the body of the bypass channel with the possibility of its rotation and made in the form of a segment of a circle having a certain thickness, with a through hole at the point where the radius of the arc of the segment is drawn, while the swing shutter is fixed to the shaft with one end installed inside the case the bypass channel, and the other, facing the outside, where the gear sector is fixed on it, between the gear sector and the holder mounted on the body of the bypass channel, a return spring is mounted, the electric drive complete in the form of an electric motor with a potentiometer mounted on its shaft on one side and with a drive gear located on its other end, the drive gear being in constant engagement with the gear sector.

Технический результат достигается также тем, что поверхностно-распределительные термозависимые электронагреватели могут быть выполнены в виде трубчатых электронагревательных элементов. The technical result is also achieved by the fact that the surface-distribution thermally dependent electric heaters can be made in the form of tubular electric heating elements.

Технический результат достигается также тем, что электронагревательный элемент охлаждающей жидкости выполнен в виде теплообменника. The technical result is also achieved by the fact that the electric heating element of the coolant is made in the form of a heat exchanger.

Технический результат достигается также тем, что электропривод выполнен с термочувствительным элементом. The technical result is also achieved by the fact that the electric drive is made with a heat-sensitive element.

Технический результат достигается также тем, что в качестве электродвигателя может быть использован шаговый двигатель. The technical result is also achieved by the fact that a stepper motor can be used as an electric motor.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрогидравлическая схема системы жидкостного охлаждения и прогрева двигателя внутреннего сгорания. In FIG. 1 shows a schematic electro-hydraulic diagram of a liquid cooling system and heating an internal combustion engine.

На фиг.2 изображена качающаяся заслонка, установленная в корпусе обводного канала, продольный разрез. Figure 2 shows the swing damper installed in the body of the bypass channel, a longitudinal section.

На фиг.3 изображен корпус обводного канала со смонтированным на нем приводом качающейся заслонки, вид сбоку. Figure 3 shows the casing of the bypass channel mounted on it with a swing damper actuator, side view.

На фиг.4 изображен корпус обводного канала с установленным на нем приводом качающейся заслонки, вид сзади. Figure 4 shows the body of the bypass channel with the swing damper actuator mounted on it, rear view.

Система жидкостного охлаждения и прогрева ДВС содержит рубашку охлаждения двигателя 1, отводящий канал 2, связывающий двигатель и радиатор 3, наливной бачок 4, сливной бачок 5, обратный клапан 6, установленный на выходе из наливного бачка 4, корпус 7 обводного канала, смонтированный между обратным клапаном 6 и сливным бачком 5, электропривод 8 средства управления потоками жидкости, установленный на корпусе 7 обводного канала, устройство подогрева охлаждающей жидкости 9, смонтированное внутри корпуса 7 обводного канала и выполненное в виде электронагревательного элемента, выходной патрубок 10, расположенный на корпусе 7 обводного канала и являющийся общим выходом для канала охлаждения и обводного канала. При этом следует отметить, что корпус 7 обводного канала с установленными внутри него устройством подогрева охлаждающей жидкости 9 и обратным клапаном 6 на входе позволяет получить полновесную конструкцию предпускового электронагревателя с направленной термосифонной циркуляцией, охлаждающей жидкости по системе охлаждения (фиг. 1). И в этом случае корпус 7 обводного канала выполняет еще одну функцию: он является корпусом предпускового электроподогревателя охлаждающей жидкости, что в конечном итоге позволяет повысить компактность системы охлаждения. The internal combustion engine liquid cooling and heating system comprises an engine cooling jacket 1, a discharge channel 2, a connecting engine and a radiator 3, a filling tank 4, a drain tank 5, a check valve 6 installed at the outlet of the filling tank 4, a bypass channel body 7 mounted between the return a valve 6 and a drain tank 5, an electric actuator 8 of the fluid flow control means mounted on the bypass channel housing 7, a coolant heating device 9 mounted inside the bypass channel housing 7 and made in the form of an electric onagrevatelnogo member outlet 10 located on the housing 7 and the bypass channel being common outlet for the cooling channel and the bypass channel. It should be noted that the casing 7 of the bypass channel with the coolant heating device 9 installed inside it and the check valve 6 at the inlet allows you to get a full-fledged design of the prestarting electric heater with directional thermosiphon circulation, the cooling fluid through the cooling system (Fig. 1). And in this case, the body of the bypass channel 7 performs another function: it is the body of the pre-start electric heater of the coolant, which ultimately allows to increase the compactness of the cooling system.

Подводящий канал 11 системы охлаждения связывает выходной патрубок 10 с всасывающей стороной насоса 12, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости (ОЖ) по системе охлаждения. Датчик температуры ОЖ 13, датчик положения дроссельной заслонки 14, подогреватель масла 15, расположенный в поддоне двигателя и выполненный в виде термозависимого электронагревателя, подогреватель катализатора 16, расположенный на катализаторе и выполненный в виде термозависимого электронагревателя, электронный блок управления температурой 17 (ЭБУТ), панель управления климатической установкой 18, расположенную внутри салона и связанную с ЭБУТ 17, устройство электроввода 20, служащие для подключения ЭБУТ 17 к внешнему источнику питания, выполненное в виде розетки (фиг.1). The supply channel 11 of the cooling system connects the outlet pipe 10 to the suction side of the pump 12, which circulates the coolant (coolant) through the cooling system. Coolant temperature sensor 13, throttle position sensor 14, oil heater 15, located in the engine sump and made in the form of a temperature-dependent electric heater, catalyst heater 16, located on the catalyst and made in the form of a temperature-dependent electric heater, electronic temperature control unit 17 (ECU), panel controlling the air conditioner 18, located inside the cabin and connected to the ECU 17, an electric input device 20, used to connect the ECU 17 to an external power source, ven in the form of a socket (figure 1).

Кроме того, ЭБУТ 17 также связан с электроприводом 8, с которого электронный блок как получает данные, так и выдает на него управляющие команды. С датчиков 13 и 14 ЭБУТ 17 получает данные соответственно о температуре и нагрузке на двигатель, элементами 9, 15, 16 и приводом вентилятора принудительного обдува радиатора (не показан) управляет. In addition, the ECU 17 is also connected to the electric drive 8, from which the electronic unit both receives data and issues control commands to it. From the sensors 13 and 14, the ECU 17 receives data, respectively, about the temperature and load on the engine, controls the elements 9, 15, 16 and the fan drive of the forced cooling of the radiator (not shown).

Причем с панели управления климатической установкой 18 можно вносить изменения в работу и/или соответствующим образом программировать ЭБУТ 17. Moreover, from the control panel of the air conditioner 18, you can make changes to the work and / or accordingly program the ECU 17.

К тому же ЭБУТ 17 в данной системе следит не только за поддержанием заложенных в него параметров, в частности, температуры ОЖ, но он сам и определяет рабочую температуру двигателя, исходя из нагрузки на него в данный момент. Для чего в системе предусмотрен датчик 14. In addition, the ECU 17 in this system monitors not only the maintenance of the parameters laid down in it, in particular, the coolant temperature, but it also determines the operating temperature of the engine based on the current load on it. Why the system has a sensor 14.

Использование ЭБУТ 17 в сочетании с управляемым электроприводом 8 средства управления потоками жидкости делает данную конструкцию обводного канала, выполненную согласно изобретению, универсальной и гибкой, а потому подходящей разным типам и типоразмерам двигателей, так как установка рабочих параметров осуществляется на уровне ЭБУТ. Поэтому достаточно выпускать несколько типоразмеров корпусов данного обводного канала и при этом покрыть все необходимые конфигурации систем охлаждения. То есть налицо широкая унификация изделия, которая ведет к снижению его себестоимости и снижению стоимости всей системы охлаждения в целом. The use of ECU 17 in combination with a fluid driven flow control means 8 makes this design of the bypass channel, made according to the invention, universal and flexible, and therefore suitable for different types and sizes of engines, since the setting of operating parameters is carried out at the level of the ECU. Therefore, it is enough to produce several standard sizes of cases of this bypass channel and at the same time cover all the necessary configurations of cooling systems. That is, there is a wide unification of the product, which leads to a decrease in its cost and lower cost of the entire cooling system as a whole.

Система жидкостного охлаждения и прогрева двигателя внутреннего сгорания содержит также канал охлаждения 21, который проходит из наливного бачка 4, через сердцевину радиатора 3 в сливной бачок 5 и далее по внутренней полости корпуса 7, обводной канал 22, проходящий по внутренней полости корпуса 7, средство управления потоками жидкости, выполненное в виде качающейся заслонки 23, установленной внутри корпуса 7 в районе пересечения обводного 22 и охлаждающего 21 каналов. Качающаяся заслонка 23 представляет собой сегмент круга, имеющего некоторую толщину, в поперечном разрезе, достаточную для свободного движения жидкости. Угол поворота заслонки зависит от угла, под которым пересекаются каналы 21 и 22, точка пересечения этих каналов является местом установки выходного патрубка 10, который к тому же может устанавливаться под любым углом относительно этой точки, что расширяет возможности компоновки при разработке промышленных образцов. Заслонка 23 имеет сквозное отверстие, расположенное в точке, откуда расчерчивается радиус дуги сегмента, для установки на валу 24, который одним своим концом установлен внутри корпуса 7, а другим выходит наружу, где на нем закреплен зубчатый сектор 25 (фиг.2,4). Качающаяся заслонка 23 и зубчатый сектор 25 жестко фиксируются на валу 24 в определенном положении друг относительно друга. Приводная шестерня 26 устанавливается на оси электропривода 8 и находится в постоянном зацеплении с зубчатым сектором 25, возвратная пружина 27 монтируется между зубчатым сектором 25 и держателем 28 так, чтобы при неработающем электроприводе 8 качающаяся заслонка 23 находилась в положении, при котором она полностью закрывает обводной канал 22 и полностью открывает канал охлаждения 21. Это сделано с целью недопущения перегрева двигателя при выходе из строя либо электропривода 8, либо ЭБУТ 17, так как в этом случае благодаря наличию возвратной пружины 27 всегда остается открытым только горячий контур системы охлаждения, а значит, ОЖ всегда будет циркулировать через радиатор. Защитный кожух 29 закреплен на корпусе 7 со стороны приводной шестерни 26 и зубчатого сектора 25. Электропривод 8 выполнен в виде электродвигателя 30 с потенциомером 31. Причем электродвигатель может быть шаговым и устанавливающимся на корпусе 7 с возможностью его съема. Электродвигатель 30 и потенциомер 31 связаны с ЭБУТ 17, при этом электродвигатель 30 получает команды с ЭБУТ 17 и с помощью приводной шестерни 26 и зубчатого сектора 25 поворачивает заслонку 23 на угол, затребованный ЭБУТ, или до упора заслонки 23 о стенку корпуса 7, после чего она фиксируется в данном положении за счет электродвигателя 30. Потенциомер 31 выдает данные на ЭБУТ 17 о повороте качающейся заслонки 23 в пространстве, так как потенциомер 31 установлен на электродвигателе 30 и связан с его валом. The liquid cooling and heating system of the internal combustion engine also contains a cooling channel 21, which passes from the filler tank 4, through the core of the radiator 3 into the drain tank 5 and further along the inner cavity of the housing 7, the bypass channel 22 passing through the inner cavity of the housing 7, control fluid flows, made in the form of a swinging valve 23 installed inside the housing 7 at the intersection of the bypass 22 and the cooling channel 21. The swing damper 23 is a segment of a circle having a certain thickness, in cross section, sufficient for free movement of the fluid. The angle of rotation of the valve depends on the angle at which the channels 21 and 22 intersect, the point of intersection of these channels is the place of installation of the outlet pipe 10, which can also be installed at any angle relative to this point, which expands the layout when developing industrial designs. The damper 23 has a through hole located at the point from which the radius of the arc of the segment is drawn, for installation on the shaft 24, which is installed with its end inside the housing 7 and the other comes out, where the gear sector 25 is fixed on it (Fig.2,4) . The swing shutter 23 and the gear sector 25 are rigidly fixed to the shaft 24 in a certain position relative to each other. The drive gear 26 is mounted on the axis of the electric actuator 8 and is in constant engagement with the gear sector 25, the return spring 27 is mounted between the gear sector 25 and the holder 28 so that when the actuator 8 is idle, the swing flap 23 is in a position in which it completely closes the bypass channel 22 and completely opens the cooling channel 21. This is done in order to prevent overheating of the engine in case of failure of either electric drive 8 or ECU 17, since in this case due to the presence of a return spring 27 only the hot circuit of the cooling system always remains open, which means that the coolant will always circulate through the radiator. The protective casing 29 is mounted on the housing 7 from the side of the drive gear 26 and the gear sector 25. The electric drive 8 is made in the form of an electric motor 30 with a potentiometer 31. Moreover, the electric motor can be stepping and mounted on the housing 7 with the possibility of its removal. The electric motor 30 and potentiometer 31 are connected to the ECU 17, while the electric motor 30 receives commands from the ECU 17 and, with the help of the drive gear 26 and the gear sector 25, rotates the flap 23 through the angle requested by the ECU, or until the stop of the flap 23 against the wall of the housing 7, after which it is fixed in this position due to the electric motor 30. The potentiometer 31 provides data on the ECU 17 about the rotation of the swing damper 23 in space, since the potentiometer 31 is mounted on the electric motor 30 and connected to its shaft.

Система жидкостного охлаждения и прогрева ДВС работает следующим образом. The system of liquid cooling and heating the engine works as follows.

Данная система, согласно изобретению, при работе в определенных режимах предусматривает наличие внешнего источника питания и лишь в этом случае обеспечивает полный и эффективный прогрев всех заявленных систем двигателя. Поэтому описание работы данной системы охлаждения для этих режимов сделано с учетом наличия внешнего источника тока. При этом следует отметить, что отсутствие внешнего источника питания никак не сказывается на таких характеристиках данной системы, как компактность и надежность. This system, according to the invention, when operating in certain modes, provides for an external power source, and only in this case provides a complete and efficient heating of all the declared engine systems. Therefore, the description of the operation of this cooling system for these modes is made taking into account the presence of an external current source. It should be noted that the lack of an external power source does not affect such characteristics of this system as compactness and reliability.

Для более лучшего понимания работы всей системы охлаждения в целом сначала рассмотрим более детально работу качающейся заслонки 23, которая управляет потоками жидкости, циркулирующими в холодном и горячем контурах системы охлаждения (фиг.2,3,4). Конструктивно привод качающейся заслонки 23 выполнен таким образом, что при отсутствии управляющего сигнала на электродвигателе 30 она находится в крайнем положении для верхней границы температуры охлаждающей жидкости, при котором весь объем ОЖ проходит через радиатор 3, то есть система охлаждения в данном случае - открыт горячий контур - работает с максимальной своей эффективностью. При переводе заслонки 23 в другое крайнее положении она оказывается в позиции низкого уровня температуры, при этом весь объем ОЖ, попадая в наливной бачок 4, проходит через корпус 7 обводного канала и далее к всасывающей стороне насоса (фиг.2). В данном случае ОЖ двигается по холодному контуру системы охлаждения. Между этими двумя положениями предусмотрена область перехода, когда качающаяся заслонка 23, изменяя проходное сечение обводного и охлаждающего каналов, регулирует количество ОЖ, проходящей по этим каналам. Качающаяся заслонка посредством электропривода 8 управляется ЭБУТ 17. Поэтому при подаче управляющего сигнала на электродвигатель 30 он вращает заслонку 23, которая меняет проходное сечение каналов 21 и 22, добиваясь такого соотношения между ними, которое соответствует рабочей температуре двигателя. По достижении такой позиции ЭБУТ 17 выдает команду на электродвигатель 30, с помощью которого качающаяся заслонка 23 фиксируется в данном положении, поддерживая постоянство температуры ОЖ. Перед пуском холодного двигателя, согласно изобретению, данная система предусматривает прогрев некоторых систем двигателя с целью облегчения его запуска и снижения вредных выбросов в атмосферу на прогревочных режимах. Для этого в устройство электроввода 20 устанавливают штекер от внешнего источника питания, тем самым подав напряжение на ЭБУТ 17. При этом следует отметить, что данная система допускает несколько вариантов работы предпусковых электроподогревателей, например, режим подогрева "экстренный" и режим подогрева "таймер". For a better understanding of the operation of the entire cooling system as a whole, we first consider in more detail the operation of the swing damper 23, which controls the fluid flows circulating in the cold and hot circuits of the cooling system (Figs. 2,3,4). Structurally, the drive of the swinging flap 23 is made in such a way that, in the absence of a control signal on the electric motor 30, it is in the extreme position for the upper limit of the coolant temperature, at which the entire coolant volume passes through the radiator 3, that is, the cooling system in this case is open hot circuit - Works with maximum efficiency. When the shutter 23 is moved to another extreme position, it is in the low-temperature position, while the entire coolant volume, falling into the filling tank 4, passes through the body 7 of the bypass channel and then to the suction side of the pump (figure 2). In this case, the coolant moves along the cold circuit of the cooling system. Between these two positions, a transition area is provided when the swing shutter 23, changing the flow area of the bypass and cooling channels, controls the amount of coolant passing through these channels. The swing damper is controlled by the ECU 17 by the electric drive 8. Therefore, when a control signal is applied to the electric motor 30, it rotates the damper 23, which changes the passage section of the channels 21 and 22, achieving a ratio between them that corresponds to the operating temperature of the engine. Upon reaching this position, the ECU 17 issues a command to the electric motor 30, with which the swing damper 23 is fixed in this position, maintaining a constant coolant temperature. Before starting a cold engine, according to the invention, this system provides for the warming up of some engine systems in order to facilitate its starting and reduce harmful emissions into the atmosphere during heating modes. For this, a plug from an external power source is installed in the electric input device 20, thereby supplying voltage to the ECU 17. It should be noted that this system allows several options for the operation of prestarting electric heaters, for example, the emergency mode and the timer mode.

Режим "таймер" предусматривает предварительную установку в устройстве электроввода 20 штекера внешнего источника питания, то есть по идее изобретения всегда между длительными стоянками автомобиль должен подключаться к внешнему источнику питания. После чего с панели 18 включают режим "таймер" и вводят некоторые данные в память ЭБУТ 17, например такие, как дату и время следующего использования автомобиля. Это удобно для тех, кто постоянно пользуется автомобилем в одно и то же время, так как к моменту их прихода двигатель автомобиля будет полностью прогрет. The "timer" mode provides for the preliminary installation of an external power source plug in the electric input device 20, that is, according to the invention, the car should always be connected to an external power source between long parking lots. After that, the timer mode is switched on from the panel 18 and some data is entered into the ECU 17 memory, for example, such as the date and time of the next use of the car. This is convenient for those who constantly use the car at the same time, since by the time they arrive, the car’s engine will be fully warmed up.

На непредвиденные случаи можно предусмотреть возможность автоматического отключения всей системы, если автомобилем не пользовались в определенный промежуток времени, для исключения перерасхода электроэнергии. К тому же в этом режиме система функционирует с максимальной эффективностью, то есть более плавный и полный прогрев с максимальным К.П.Д. с целью снижения потребляемой электроэнергии. For unforeseen cases, you can provide the ability to automatically turn off the entire system if the car is not used for a certain period of time, to avoid excessive energy consumption. In addition, in this mode, the system operates with maximum efficiency, that is, smoother and more complete heating with maximum KPD in order to reduce energy consumption.

Режим "экстренный" предусматривает установку в устройстве электроввода 20 штекера внешнего источника питания непосредственно перед использованием автомобиля. После чего с панели управления 18 включают режим "экстренный", при котором осуществляется максимально быстрый прогрев систем двигателя до их рабочих параметров. Здесь следует отметить тот факт, что в данной работе не рассматриваются конструкции внешних источников питания и схемы оплаты за использованную электроэнергию, так как это не влияет на работу заявленной системы. The "emergency" mode provides for the installation in the electric input device 20 of the plug of an external power source immediately before using the car. After that, the emergency mode is activated from the control panel 18, in which the engine systems are heated as quickly as possible to their operating parameters. It should be noted here that in this paper we do not consider the design of external power sources and payment schemes for used electricity, since this does not affect the operation of the claimed system.

Для осуществления прогрева ЭБУТ 17 выдает управляющую команду на электропривод 8 и подает напряжение на электронагревательный элемент 9 и на термозависимые электронагреватели масла 15 и катализатора 16. Так же, если включен режим прогрева "таймер", осуществляет разрядку аккумуляторной батареи 19 на те же потребители - электронагревательный элемент 9 и на электронагреватели 15 и 16. После определенной разрядки аккумуляторной батареи 19 ЭБУТ 17 подает напряжение для ее зарядки, тем самым достигается тренировочный цикл разрядка-зарядка с целью прогрева аккумуляторной батареи, а так как прогретая аккумуляторная батарея способна работать с большими К.П. Д. , то такая схема позволяет использовать аккумуляторные батареи малой мощности, что соответственно снижает затраты как на их производство, так и на их утилизацию. To carry out heating, the ECU 17 issues a control command to the electric drive 8 and supplies voltage to the electric heating element 9 and to the temperature-dependent electric heaters of oil 15 and catalyst 16. Also, if the “timer” heating mode is turned on, the battery 19 is discharged to the same consumers - electric heating element 9 and to electric heaters 15 and 16. After a certain discharge of the battery 19, the ECU 17 supplies voltage to charge it, thereby achieving a discharge-charging training cycle for the purpose of the roar of the battery, and since the heated battery is able to work with large K.P. D., then such a scheme allows the use of low-power batteries, which accordingly reduces the cost of both their production and their disposal.

Электропривод 8 по требованию ЭБУТ 17 переводит качающуюся заслонку 23 из одного крайнего положения в другое, при котором полностью открыт канал 22 холодного контура системы охлаждения, то есть ОЖ идет внутри корпуса 7. При подаче напряжения на электронагревательный элемент 9 происходит нагрев охлаждающей жидкости во внутренней полости корпуса 7. В начальный период прогрева за счет повышения температуры жидкости происходит повышение давления во внутренней полости корпуса 7. Обратный клапан 6 перекрывает поступление охлаждающей жидкости в наливной бачок 4, и жидкость, находящаяся внутри корпуса 7, по мере ее прогрева и расширения, направляется в выходной патрубок 10 и далее в подводящий канал 11. В полости корпуса 7 образуется пониженное давление, и жидкость начинает поступать во внутреннюю полость корпуса 7 через открытый обратный канал 6 из наливного бачка 4. В результате устанавливается направленная термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости через рубашку охлаждения двигателя по холодному контуру системы охлаждения. В данном случае корпус 7 обводного канала является еще и корпусом предпускового электронагревателя. При достижении заданной температуры охлаждающей жидкости, например рабочей, ЭБУТ 17 по сигналу с датчика 13 обесточивает электронагревательный элемент 9. Также при достижении заданной температуры ЭБУТ 17 обесточиваются термозависимые электронагреватели масла 15 и катализатора 16. В случае падения температуры в подконтрольных системах ниже определенного уровня ЭБУТ 17 вновь подает напряжение на элементы 9, 15 и 16, тем самым поддерживая необходимую температуру в определенном временном интервале. The actuator 8 at the request of the ECU 17 transfers the swing damper 23 from one extreme position to another, in which the channel 22 of the cold circuit of the cooling system is fully open, that is, the coolant flows inside the housing 7. When voltage is applied to the electric heating element 9, the coolant is heated in the internal cavity casing 7. In the initial period of heating due to an increase in the temperature of the liquid, an increase in pressure occurs in the internal cavity of the casing 7. The check valve 6 blocks the flow of coolant into a drain tank 4, and the liquid inside the housing 7, as it warms up and expands, is sent to the outlet pipe 10 and then to the supply channel 11. A reduced pressure is generated in the cavity of the housing 7, and the fluid begins to flow into the internal cavity of the housing 7 through an open the return channel 6 from the tank 4. As a result, a directional thermosiphon circulation of the coolant through the engine cooling jacket is established along the cold circuit of the cooling system. In this case, the body 7 of the bypass channel is also the body of the prestarting electric heater. When the target temperature of the coolant, for example, the working one, the ECU 17 de-energizes the electric heating element 9 by the signal from the sensor 13. Also, when the specified temperature of the ECU 17 is reached, the thermo-dependent electric heaters of oil 15 and catalyst 16 are de-energized. If the temperature drops in controlled systems below a certain level of ECU 17 again applies voltage to the elements 9, 15 and 16, thereby maintaining the required temperature in a certain time interval.

Перед тем как запустить двигатель из устройства электроввода 20, удаляют штекер внешнего источника питания. При запуске двигателя охлаждающая жидкость начинает циркулировать с помощью насоса 12 по холодному контуру системы охлаждения. Это обусловлено тем, что после прогрева системы охлаждения ЭБУТ 17 посредством электропривода 8 продолжает удерживать качающуюся заслонку 23 в положении низкого уровня температуры (см. режим сохранения тепла). Однако с запуском двигателя, ЭБУТ 17 начинает работать в режиме охлаждения и поддержания рабочей температуры. Поэтому, замерив температуру охлаждающей жидкости с помощью датчика 13, ЭБУТ 17 выдает команду на электродвигатель 30 для соответствующего поворота заслонки 23, то есть для поддержания рабочей температуры двигателя. В свою очередь рабочая температура двигателя зависит от показаний датчика 14, который выдает данные на ЭБУТ 17 о нагруженности двигателя в данный момент. И уже ЭБУТ 17, обрабатывая полученные данные, сам устанавливает рабочую температуру двигателя, оптимальную для его работы. Before starting the engine from the electric input device 20, remove the plug of the external power source. When the engine starts, the coolant begins to circulate using the pump 12 along the cold circuit of the cooling system. This is due to the fact that after warming up the cooling system, the ECU 17 by means of the electric actuator 8 continues to hold the swing damper 23 in the low temperature position (see heat preservation mode). However, with the engine starting, ECU 17 begins to operate in cooling mode and maintaining the operating temperature. Therefore, by measuring the temperature of the coolant using the sensor 13, the ECU 17 issues a command to the electric motor 30 for the corresponding rotation of the damper 23, that is, to maintain the operating temperature of the engine. In turn, the operating temperature of the engine depends on the readings of the sensor 14, which provides data on the ECU 17 about the engine load at the moment. And already ECU 17, processing the data obtained, it sets the operating temperature of the engine, optimal for its operation.

То есть данная система лишена недостатка, присущего механическим термостатам с термочувствительным наполнителем, как настройка на одну фиксированную величину, не учитывающую нагруженности двигателя. Электронный блок данной системы может понизить температуру двигателя, когда он работает с максимальной нагрузкой, и напротив он может поднять до разрешенного максимума температуру двигателя при работе с частичной нагрузкой. То есть в данном случае налицо дифференцированная установка рабочей температуры в зависимости от нагрузки на двигатель. That is, this system is devoid of the disadvantage inherent in mechanical thermostats with heat-sensitive filler, as a setting for one fixed value that does not take into account the engine load. The electronic unit of this system can lower the temperature of the engine when it is operating at maximum load, and, on the contrary, it can raise the temperature of the engine to the maximum permitted when operating at partial load. That is, in this case, there is a differentiated setting of the operating temperature depending on the load on the engine.

В случае резкого роста температуры в системе охлаждения ЭБУТ 17 переводит заслонку 23 в положение, когда открыт горячий контур системы охлаждения. Вся охлаждающая жидкость проходит сквозь радиатор 3, и, если этого оказывается недостаточно, ЭБУТ 17 включает привод вентилятора принудительного обдува радиатора (не показан), который работает до тех пор, пока температура не снизится до определенного уровня. In the event of a sharp increase in temperature in the cooling system, the ECU 17 moves the shutter 23 to the position when the hot circuit of the cooling system is open. All the coolant passes through the radiator 3, and if this is not enough, the ECU 17 turns on the fan drive of the forced radiator fan (not shown), which works until the temperature drops to a certain level.

После остановки двигателя, а так же на режиме прогрева ЭБУТ 17 переключается в режим сохранения тепла. Необходимость этого режима обусловлена конструктивными особенностями средства управления потоков жидкости, а именно после обесточивания электропривода 8 заслонка 23 открывает горячий контур, в связи с чем охлаждающая жидкость быстро остывает в радиаторе 3, попадает в сливной бачок 5 и оттуда по каналу 21 в выходной патрубок 10. Далее по подводящему каналу 11 в рубашку охлаждения двигателя 1, тогда как охлаждающая жидкость из двигателя 1 по отводящему каналу 2 попадает в наливной бачок 3. То есть в данном случае имеет место термосифонная циркуляция, которая приводит к быстрой потере тепла двигателя. Такая ситуация не приемлема как с точки зрения эксплуатации двигателя, так и с точки зрения комфорта эксплуатации автомобиля в целом. В связи с этим ЭБУТ 17 непосредственно после остановки двигателя обесточивает электродвигатель 30 и заслонка 23 открывает горячий контур. ЭБУТ 17 с помощью датчика 13 контролирует тепловое состояние двигателя и в случае роста температуры включает привод принудительного обдува радиатора 3 (условно не показан). Такой рост температуры обусловлен прекращением циркуляции ОЖ по системе охлаждения. Но после того, как температура в системе охлаждения снизится на 3-5^oС ниже рабочей температуры двигателя, ЭБУТ 17 выдает команду на электродвигатель 30, который переводит заслонку 23 в другое крайнее положение, при котором открыт холодный контур. ОЖ не имеет возможности резко охлаждаться, а значит, не может возникнуть разность температур в двух точках системы охлаждения, достаточная для термосифонной циркуляции. Однако в связи с тем, что для удержания качающейся заслонки 23 электродвигателю 30 необходима электроэнергия, то с целью недопущения разряда аккумуляторной батареи 19 такое состояние качающейся заслонки 23 сохраняется лишь до тех пор, пока температура в системе охлаждения не упадет до 40-30^oС, после чего ЭБУТ 17 обесточивает электродвигатель 30 и заслонка 23 под действием возвратной пружины 27 оказывается в положении для верхней границы температуры охлаждающей жидкости.After the engine stops, as well as in the warm-up mode, the ECU 17 switches to the heat storage mode. The need for this mode is due to the design features of the fluid flow control means, namely, after the electric drive 8 is switched off, the valve 23 opens a hot circuit, and therefore the coolant quickly cools in the radiator 3, enters the drain tank 5 and from there through the channel 21 to the outlet pipe 10. Further along the inlet channel 11 into the cooling jacket of the engine 1, while the coolant from the engine 1 through the outlet channel 2 enters the filling tank 3. That is, in this case there is a thermosiphon circuit tions, which leads to a rapid loss of heat engine. This situation is not acceptable both from the point of view of engine operation, and from the point of view of comfort of operation of the car as a whole. In this regard, the ECU 17 immediately after stopping the engine de-energizes the electric motor 30 and the shutter 23 opens the hot circuit. ECU 17 using the sensor 13 monitors the thermal condition of the engine and, in case of temperature increase, turns on the drive for forced airflow of the radiator 3 (not shown conditionally). Such an increase in temperature is due to the cessation of coolant circulation in the cooling system. But after the temperature in the cooling system drops by 3-5 ^o C below the operating temperature of the engine, ECU 17 issues a command to the electric motor 30, which transfers the damper 23 to another extreme position, in which the cold circuit is open. The coolant does not have the ability to cool rapidly, which means that there can be no temperature difference at two points in the cooling system, sufficient for thermosiphon circulation. However, due to the fact that the electric motor 30 is required to hold the swinging flap 23, it is necessary to prevent the discharge of the battery 19 from such a state of the swinging flap 23 until the temperature in the cooling system drops to 40-30 ^o С, then ECU 17 de-energizes the electric motor 30 and the shutter 23 under the action of the return spring 27 is in position for the upper limit of the temperature of the coolant.

Система жидкостного охлаждения и прогрева ДВС, согласно настоящему изобретению, позволяет получить достаточно компактную и надежную систему охлаждения ввиду малого количества внешних каналов и их соединений соответственно, а так же позволяет прогревать важнейшие системы двигателя, что в сою очередь ведет к повышению долговечности двигателя и снижению вредных выбросов на прогревочных режимах. The system of liquid cooling and warming up the internal combustion engine, according to the present invention, allows to obtain a sufficiently compact and reliable cooling system due to the small number of external channels and their connections, respectively, and also allows you to warm the most important engine systems, which in turn leads to increased engine durability and reduce harmful emissions on heating modes.

Claims

1. The system of liquid cooling and warming up the internal combustion engine, comprising an engine cooling jacket, a radiator with a fuel tank with two holes and a drain tank with one hole, a pump, inlet and outlet channels of the cooling system connecting the engine, radiator, bypass channel, hot and cold circuits for coolant circulation, a means of controlling fluid flows, characterized in that the system is equipped with an electronic temperature control unit, an electric input device for communicating an electronic temperature control unit a tour with an external power source, an electronic control panel located in the passenger compartment, an oil heater located in the engine sump, made in the form of a surface-distributed thermally dependent electric heater and connected to a temperature control electronic unit, a catalyst heater located on the catalyst and made in the form surface-distributing thermally dependent electric heater associated with an electronic temperature control unit heating of the coolant, made in the form of an electric heating element located in the body of the bypass channel, while the bypass channel is made in the form of a body part, mounted on the drain and bulk tanks of the radiator, and has a check valve mounted on the side of the bulk tank, and an outlet pipe located outside at the intersection of the bypass and cooling channels, the swinging damper with electric drive that controls the flow of fluid installed in the area of the outlet pipe inside the bypass housing to the anal with the possibility of its rotation and made in the form of a segment of a circle having a certain thickness, with a through hole at the point where the radius of the arc of the segment is drawn from, while the swing shutter is fixed to the shaft with one end installed inside the bypass channel body and the other facing out , where the gear sector is fixed on it, between the gear sector and the holder mounted on the bypass channel housing, a return spring is mounted, the electric drive is made in the form of an electric motor with a potentiometer, mounted annym on its shaft on the one hand, and with the driving gear disposed at its other end, wherein the driving gear is in constant mesh with the toothed sector.

2. The system according to p. 1, characterized in that the surface-distribution thermally dependent electric heaters can be made in the form of tubular electric heating elements.

3. The system according to claim 1, characterized in that the electric heating element of the coolant is made in the form of a heat exchanger.

4. The system according to claim 1, characterized in that the electric drive is made with a heat-sensitive element.

5. The system according to claim 1, characterized in that a stepper motor can be used as an electric motor.