RU2204030C1 - Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator - Google Patents
Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204030C1 RU2204030C1 RU2001124404/06A RU2001124404A RU2204030C1 RU 2204030 C1 RU2204030 C1 RU 2204030C1 RU 2001124404/06 A RU2001124404/06 A RU 2001124404/06A RU 2001124404 A RU2001124404 A RU 2001124404A RU 2204030 C1 RU2204030 C1 RU 2204030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- control unit
- solid filler
- thermoelectric
- heater
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобильных двигателях. The invention relates to engine building and can be used in automobile engines.
Известны термостаты, например, для двигателя внутреннего сгорания (патент СССР 361581, МПК F 01 Р 7/16, опубл. в бюл. 1/1973 г.). Термостат содержит клапан с заполненным термочувствительным веществом баллоном и расположенную внутри последнего цилиндрическую втулку, в отверстии которой размещены подвижный шток и эластичный уплотнительный элемент, контактирующий с веществом. С целью обеспечения герметичности баллона нижняя часть элемента выполнена расширяющейся. Thermostats are known, for example, for an internal combustion engine (USSR patent 361581, IPC F 01 P 7/16, published in Bulletin 1/1973). The thermostat contains a valve with a cylinder filled with a thermosensitive substance and a cylindrical sleeve located inside the latter, in the opening of which there is a movable stem and an elastic sealing element in contact with the substance. In order to ensure the tightness of the balloon, the lower part of the element is made expandable.
Недостатком данного термостата является большая инерционность. При переходных режимах работы двигателя уменьшается качество регулирования температуры охлаждающей жидкости на всех режимах работы двигателя. Так, при повышении нагрузки двигателя за счет инерционности термостата жидкость продолжает охлаждать двигатель в режиме малой нагрузки, что снижает энергоэкологические характеристики двигателя. The disadvantage of this thermostat is the large inertia. During transient engine operation, the quality of the temperature control of the coolant in all engine operation modes decreases. So, with an increase in engine load due to the inertia of the thermostat, the liquid continues to cool the engine in low load mode, which reduces the energy and environmental characteristics of the engine.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является "Устройство для регулирования охлаждающей жидкости ДВС" (патент РФ 2165028, МПК F 01 Р 7/16, опубл. в бюл. 10/2001 г.). Устройство содержит корпус с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя, отвода на перепуск и радиатор с двумя клапанами, установленными внутри корпуса и закрепленными на штоке, связанном с блоком управления, вход которого соединен с датчиком температуры двигателя, а шток установлен в полости твердого наполнителя с возможностью взаимодействия с ним, твердый наполнитель связан с возможностью взаимодействия с термоэлектрическим охладителем-нагревателем, подсоединенным к выходу блока управления
Однако известное устройство имеет следующие недостатки:
- регулирование производится только по отклонению температуры, поэтому при появлении возмущения теряется оперативность в принятии мер по выработке регулирующего воздействия на систему охлаждения, компенсирующего нежелательное влияние возмущающего воздействия на регулируемую температуру;
- термоэлектрический охладитель-нагреватель во время работы потребляет бортовую электроэнергию автомобиля, что отрицательно может повлиять на работу других потребителей автомобиля.The closest technical solution (prototype) is "Device for regulating the engine coolant" (RF patent 2165028, IPC F 01 P 7/16, published in bulletin 10/2001). The device comprises a housing with pipes for supplying coolant from the engine, an outlet to the bypass, and a radiator with two valves installed inside the housing and mounted on a rod connected to a control unit, the input of which is connected to the engine temperature sensor, and the rod is installed in the cavity of the solid filler with the possibility of interaction with it, the solid filler is associated with the possibility of interaction with a thermoelectric cooler-heater connected to the output of the control unit
However, the known device has the following disadvantages:
- regulation is carried out only according to the temperature deviation, therefore, when a disturbance appears, the efficiency in taking measures to develop a regulatory effect on the cooling system that compensates for the undesirable effect of the disturbing effect on the controlled temperature is lost;
- thermoelectric cooler-heater during operation consumes on-board electricity of the car, which can negatively affect the operation of other consumers of the car.
Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, обладающего высоким качеством процесса регулирования. The claimed invention solves the problem of creating a device having a high quality regulatory process.
Техническим результатом, достигаемым при этом, является поддержание оптимального температурного режима на переменных нагрузках. Этот технический результат достигается тем, что известное устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с патрубками подвода охлаждающей жидкости из двигателя, отвода - на перепуск и радиатор с двумя клапанами, установленными внутри корпуса и закрепленными на штоке, связанном с блоком управления, вход которого соединен с датчиком температуры двигателя, а шток установлен в полости твердого наполнителя с возможностью взаимодействия с ним, твердый наполнитель связан с возможностью взаимодействия с термоэлектрическим охладителем-нагревателем, подсоединенным к выходу блока управления, дополнительно содержит датчик нагрузки, установленный на двигателе и связанный с блоком управления через элемент сравнения. Кроме того, на выхлопной трубе двигателя установлен термоэлектрический генератор, горячие спаи которого размещены в выхлопной трубе двигателя, а холодные спаи связаны с системой охлаждения двигателя, а также термоэлектрический генератор связан с блоком питания термоэлектрического охладителя-нагревателя. The technical result achieved in this case is the maintenance of optimal temperature conditions at variable loads. This technical result is achieved by the fact that the known device for regulating the temperature of the coolant of an internal combustion engine, comprising a housing with nozzles for supplying coolant from the engine, an outlet for bypass and a radiator with two valves installed inside the housing and mounted on a rod connected to the control unit the input of which is connected to the engine temperature sensor, and the rod is installed in the cavity of the solid filler with the possibility of interaction with it, the solid filler is connected with possibility of interaction with thermoelectric cooler-heater connected to the output control unit further comprises a load sensor mounted on the engine and coupled to the control unit via a comparison element. In addition, a thermoelectric generator is installed on the exhaust pipe of the engine, the hot junctions of which are located in the exhaust pipe of the engine, and the cold junctions are connected to the engine cooling system, and the thermoelectric generator is connected to the power supply unit of the thermoelectric cooler-heater.
На прилагаемом чертеже представлена схема устройства для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС. Устройство содержит корпус 1 с патрубками 2 - для подвода охлаждающей жидкости из двигателя, 3 - для отвода охлаждающей жидкости на перепуск, 4 - для отвода охлаждающей жидкости на радиатор, твердый наполнитель (церезин, парафин, воск и др.) 5, термоэлектрический охладитель-нагреватель 6, шток 7 с клапанами 8 и 9, направляющую втулку 10, пружину 11, электрический датчик температуры 12, двигатель 13, датчик нагрузки 14, канал выхлопной трубы 15, термоэлектрический генератор 16, каналы охлаждающей жидкости 17, 18, блок питания 19, элемент сравнения 20 и блок управления 21. The attached drawing shows a diagram of a device for controlling the temperature of the engine coolant. The device contains a housing 1 with nozzles 2 for supplying coolant from the engine, 3 for draining coolant to bypass, 4 for draining coolant to a radiator, solid filler (ceresin, paraffin, wax, etc.) 5, thermoelectric cooler - heater 6, rod 7 with valves 8 and 9, guide sleeve 10, spring 11, electric temperature sensor 12, engine 13, load sensor 14, exhaust pipe channel 15, thermoelectric generator 16, coolant channels 17, 18, power supply 19, comparison element 20 and control unit 21.
Шток 7 взаимодействует с твердым наполнителем 5, во время работы при помощи клапанов распределяет охлаждающую жидкость по заданным патрубкам 3, 4. Термоэлектрический охладитель-нагреватель 6 установлен в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с твердым наполнителем 5. При увеличении нагрузки "горячие" (холодные) спаи термоэлектрического охладителя-нагревателя 6 в результате конвективного теплообмена подогревают (охлаждают) твердый наполнитель 5, а "холодные" (горячие) спаи охлаждаются (нагреваются) охлаждающей жидкостью системы охлаждения. The rod 7 interacts with the solid filler 5, during operation with the help of valves distributes the coolant to the specified nozzles 3, 4. The thermoelectric cooler-heater 6 is installed in the housing 1 with the possibility of interaction with the solid filler 5. When the load is increased, “hot” (cold) the junctions of the thermoelectric cooler-heater 6, as a result of convective heat transfer, heat up (cool) the solid filler 5, and the “cold” (hot) junctions are cooled (heated) by the coolant of the cooling system .
Датчик температуры 12 устанавливается в корпусе устройства, и текущее значение температуры в виде электрического сигнала подается на элемент сравнения 20. На двигателе 13 установлен датчик нагрузки 14, текущее значение в виде электрического сигнала подается на элемент сравнения 20. На выхлопной трубе 15 установлен термоэлектрический генератор 16, горячие спаи которого размещены в выхлопной трубе, а холодные спаи охлаждаются жидкостью системы охлаждения. Электроэнергия, выработанная термоэлектрическим генератором, подается в блок питания 19. Элемент сравнения 20 принимает сигналы от датчика температуры 12 и датчика нагрузки 14, после обработки сигнал рассогласования ε поступает на блок управления 21. The temperature sensor 12 is installed in the device body, and the current temperature value in the form of an electric signal is supplied to the comparison element 20. A load sensor 14 is installed on the engine 13, the current value in the form of an electric signal is supplied to the comparison element 20. A thermoelectric generator 16 is installed on the exhaust pipe 15 whose hot junctions are located in the exhaust pipe, and the cold junctions are cooled by the liquid of the cooling system. The electric power generated by the thermoelectric generator is supplied to the power supply 19. The comparison element 20 receives signals from the temperature sensor 12 and the load sensor 14, after processing the error signal ε is supplied to the control unit 21.
Блок управления 21 вырабатывает сигнал, параметры которого пропорциональны сигналу рассогласования ε, и управляет термоэлектрическим охладителем-нагревателем 6, который, подогревая (охлаждая) твердый наполнитель 5, приводит в рабочее движение шток 7 с клапанами 8, 9, и происходит распределение охлаждающей жидкости на перепуск или на радиатор. При этом по команде блока управления 21 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя, например при Тохл.ж.≤80oС, термоэлектрический охладитель-нагреватель взаимодействует с твердым наполнителем 5 как охладитель и клапан 8 на радиатор держит в закрытом состоянии. При Тохл.ж.≥80oС термоэлектрический охладитель-нагреватель 6 взаимодействует с твердым наполнителем 5 как нагреватель, в результате чего патрубок 4 на радиатор открывается, а патрубок 3 на перепуск закрывается.The control unit 21 generates a signal, the parameters of which are proportional to the mismatch signal ε, and controls the thermoelectric cooler-heater 6, which, heating (cooling) the solid filler 5, drives the rod 7 with valves 8, 9, and the coolant is distributed to bypass or on a radiator. Moreover, at the command of the control unit 21, depending on the temperature of the engine coolant, for example, with T cooling ≤80 o С, thermoelectric cooler-heater interacts with solid filler 5 as a cooler and keeps valve 8 on the radiator closed. When T cool. ≥80 ° C, the thermoelectric cooler-heater 6 interacts with the solid filler 5 as a heater, as a result of which the nozzle 4 to the radiator opens, and the nozzle 3 to the bypass is closed.
Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС работает следующим образом. A device for controlling the temperature of the engine coolant is as follows.
После запуска двигателя устройство начинает работать. При этом:
- если температура охлаждающей воды в системе охлаждения, например Тохл.ж.≤80oС, под действием пружины 11 клапан 8 закрывается и весь поток охлаждающей жидкости по патрубку 3 направляется на перепуск в двигатель 13. Кроме того, датчики температуры 12 и нагрузки 14 через элемент сравнения 20 подают сигнал рассогласования ε на блок управления 21, который включает термоэлектрический охладитель-нагреватель 6 на "охлаждение". Тогда холодные спаи термоэлектрического охладителя 6 охлаждают твердый наполнитель 5, и предотвращается открытие клапана 8. Горячие спаи термоэлектрического охладителя 6 охлаждаются жидкостью системы охлаждения, а охлаждающая жидкость подогревается горячими спаями, и происходит быстрый прогрев двигателя.After starting the engine, the device starts to work. Wherein:
- if the temperature of the cooling water in the cooling system, for example T cool. ≤80 o С, under the action of the spring 11, the valve 8 closes and the entire coolant flow through the pipe 3 is sent to the bypass into the engine 13. In addition, the temperature sensors 12 and the load 14 through the comparison element 20 provide a mismatch signal ε to the control unit 21, which includes thermoelectric cooler-heater 6 for "cooling". Then the cold junctions of the thermoelectric cooler 6 cool the solid filler 5, and the valve 8 is prevented from opening. The hot junctions of the thermoelectric cooler 6 are cooled by the liquid of the cooling system, and the coolant is heated by hot junctions, and the engine quickly warms up.
Одновременно начинает работать термоэлектрический генератор 16. При этом на горячих спаях поглощается тепло от выхлопных газов, а с холодной стороны отводится тепло охлаждающей жидкостью системы охлаждения (каналы 17, 18) за вычетом электроэнергии, полученной на внешней нагрузке. На внешней нагрузке термоэлектрический генератор 16 создает напряжение, равное термо э.д.с., за вычетом падения напряжения и внутреннего сопротивления, электроэнергия подается в блок управления 19 и используется для работы термоэлектрического охладителя-нагревателя 6;
- если температура охлаждающей жидкости Тохл.ж.≥80oС, для ускорения закрытия клапана 9 и открытия клапана 8 при помощи сигналов, полученных от датчиков температуры 12 и нагрузки 14, элемент сравнения 20 вырабатывает сигнал рассогласования ε, поступающий в блок управления 21, который, выполнив реверс, подает сигнал, пропорциональный изменению температуры на термоэлектрический охладитель-нагреватель 6. При этом горячая сторона термоэлемента нагревает твердый наполнитель 5, в результате чего он расширяется, переходя из твердой фазы в жидкую. В результате расширения твердый наполнитель 5 воздействует на шток 7, вследствие этого он с клапанами 8, 9 начинает перемещаться, преодолевая усилие пружины 11. При этом патрубок 3 открывается, а патрубок 4 закрывается, и происходит регулирование температуры по заданному закону.At the same time, the thermoelectric generator 16 starts to work. In this case, heat from the exhaust gases is absorbed on the hot junctions, and heat is removed from the cold side by the cooling liquid of the cooling system (channels 17, 18) minus the electricity received at the external load. At an external load, the thermoelectric generator 16 creates a voltage equal to thermo emf, minus the voltage drop and internal resistance, the electric power is supplied to the control unit 19 and is used to operate the thermoelectric cooler-heater 6;
- if the temperature of the coolant T cool.zh. ≥80 o С, in order to accelerate the closing of valve 9 and opening of valve 8 using signals received from temperature sensors 12 and load 14, the comparison element 20 generates a mismatch signal ε, which enters the control unit 21, which, after reversing, gives a signal proportional a temperature change to the thermoelectric cooler-heater 6. In this case, the hot side of the thermocouple heats the solid filler 5, as a result of which it expands, passing from the solid to the liquid phase. As a result of expansion, the solid filler 5 acts on the stem 7, as a result of which it starts to move with the valves 8, 9, overcoming the force of the spring 11. At the same time, the nozzle 3 opens and the nozzle 4 closes, and the temperature is regulated according to a given law.
Регулирование с компенсацией возмущений предусматривает измерение возмущающего воздействия с целью формирования такого сигнала, который, будучи подан на элемент сравнения 20, компенсирует действие возмущений. Регулирование по возмущению сочетаем с регулированием по отклонению температуры охлаждающей жидкости двигателя. Таким образом, сигнал комбинированного регулирования, формирующийся на выходе блока управления 21, зависит от отклонений как регулируемой температуры, так и текущего изменения нагрузки и в связи с этим позволяет повысить качество регулирования температурного режима на всех режимах работы двигателя, увеличивая его энергоэкологические показатели. Regulation with compensation of perturbations provides for the measurement of perturbation in order to generate a signal that, when applied to the comparison element 20, compensates for the effect of perturbations. Perturbation control is combined with control of the temperature deviation of the engine coolant. Thus, the combined control signal generated at the output of the control unit 21 depends on deviations of both the controlled temperature and the current load change, and in this regard, it allows to improve the quality of temperature control at all engine operating modes, increasing its energy and environmental performance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124404/06A RU2204030C1 (en) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124404/06A RU2204030C1 (en) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2204030C1 true RU2204030C1 (en) | 2003-05-10 |
Family
ID=20252973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124404/06A RU2204030C1 (en) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2204030C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10358969B2 (en) | 2017-09-28 | 2019-07-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Coolant control valve with thermoelectric generator |
| RU209290U1 (en) * | 2021-08-10 | 2022-03-14 | Виталий Никифорович Тимофеев | Temperature control device for the cooling system of a marine internal combustion engine |
| RU216297U1 (en) * | 2022-10-19 | 2023-01-26 | Виталий Никифорович Тимофеев | Device for the utilization of thermal energy of the exhaust gases of a ship power plant |
-
2001
- 2001-09-03 RU RU2001124404/06A patent/RU2204030C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10358969B2 (en) | 2017-09-28 | 2019-07-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Coolant control valve with thermoelectric generator |
| RU209290U1 (en) * | 2021-08-10 | 2022-03-14 | Виталий Никифорович Тимофеев | Temperature control device for the cooling system of a marine internal combustion engine |
| RU216297U1 (en) * | 2022-10-19 | 2023-01-26 | Виталий Никифорович Тимофеев | Device for the utilization of thermal energy of the exhaust gases of a ship power plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003328753A (en) | Electronically controlled thermostat | |
| WO2004036007A1 (en) | Method of controlling electronic controlled thermostat | |
| JP4187131B2 (en) | Thermostat device | |
| JP2002327621A (en) | Thermostat device | |
| RU2204030C1 (en) | Internal combustion engine cooling liquid temperature regulator | |
| RU2270923C2 (en) | Electric thermostat | |
| RU2165028C1 (en) | Device to regulate cooling liquid temperature in internal combustion engine | |
| US20040187851A1 (en) | Apparatus and method for controlling the temperature of the liquid petroleum gas (lpg) fuel | |
| JP7122949B2 (en) | Flow control device, cooling system including same, and control method thereof | |
| KR0182110B1 (en) | A supply flow control of oil jet for a piston cooling | |
| RU209290U1 (en) | Temperature control device for the cooling system of a marine internal combustion engine | |
| WO2020145921A2 (en) | A smart thermal management module for engine cooling | |
| RU164433U1 (en) | SYSTEM OF THERMAL REGULATION OF PRECISION INSTRUMENTS OF SPACE VEHICLE | |
| RU2227218C1 (en) | Programmable thermostat | |
| RU2256805C1 (en) | Programmable temperature controller | |
| RU2253024C2 (en) | Device to control working temperature of cooling liquid in internal combustion engine | |
| RU2202700C2 (en) | Cooling system of internal combustion engine | |
| KR100957323B1 (en) | Automobile Heater Apparatus Having Variable Circulating Path | |
| JP2004285830A (en) | Engine cooling device | |
| AU2002333021B2 (en) | An apparatus and method for controlling the temperature of liquid petroleum gas (LPG) fuel | |
| SU1763687A1 (en) | Device for temperature control of internal combustion engine coolant | |
| KR0123488Y1 (en) | Flow control of coolant for automotive engine | |
| KR19980037867U (en) | Thermostat | |
| SU1580042A1 (en) | Cooling system of internal combustion engine | |
| SU757354A1 (en) | System for liquid-cooling of engine and heating of transport vehicle cabin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040904 |