RU2701037C2

RU2701037C2 - Система (варианты) и способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Info

Publication number: RU2701037C2
Application number: RU2015139502A
Authority: RU
Inventors: Эндрю ПЬЮ
Original assignee: Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2019-09-24
Also published as: MX2015011551A; GB201417210D0; DE102015116407A1; GB2530736B; RU2015139502A3; RU2015139502A; GB2530736A

Abstract

Изобретение относится к охлаждению двигателя. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит вход для приема хладагента в двигатель и возвратный контур для возвращения хладагента из двигателя на вход, при этом возвратный контур содержит радиаторную ветвь и байпасную ветвь, а также содержит ветвь дегазации, соединенную с резервуаром дегазации, и средства управления потоком, выполненные с возможностью раздельного открытия/закрытия ветви дегазации, соответственно, для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации. Рассмотрены также способы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащие функционирование средств управления потоком для независимого открытия/закрытия ветви дегазации возвратного контура для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации. Изобретение обеспечивает удаление газов из хладагента. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе охлаждения двигателя и способу охлаждения двигателя. В частности, настоящее изобретение относится к системе охлаждения двигателя с резервуаром дегазации для удаления газов из хладагента, а также к соответствующим способам.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычно двигатели внутреннего сгорания содержат систему охлаждения для отвода сбросной теплоты, тем самым предотвращая перегревание частей двигателя. Обычно система охлаждения использует текучий хладагент, циркулирующий в двигателе посредством, например, насоса. Текучая среда может быть водой или смесью воды с другими химическими соединениями. Альтернативно, система охлаждения может использовать газообразную текучую среду.

Системы охлаждения двигателя обычно содержат радиатор (теплообменник) и термостат. Термостат выполнен с возможностью измерения температуры двигателя и открытия или «переключения» одной или нескольких ветвей возвратного контура, чтобы позволить нагретому хладагенту покинуть двигатель и вернуться в насос. В частности, термостат выполнен с возможностью открытия радиаторной ветви системы охлаждения, чтобы обеспечить циркуляцию нагретого хладагента из двигателя в радиатор, когда двигатель достигает минимальной пороговой температуры. Когда двигатель холодный или работает при температуре ниже данной пороговой температуры, термостат работает на закрытие (или поддержание закрытой) радиаторной ветви и на открытие (или поддержание открытой) байпасной ветви, так что хладагент не циркулирует по радиатору, а, вместо этого, течет назад в насос через байпасную ветвь. Также обычно предусматривают третью ветвь для вывода нагретого хладагента из двигателя через блок нагревателя для передачи тепла в салон автомобиля через блок нагревателя.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания требует средств для удаления газов из хладагента. Источником газов хладагента, увеличивающих объем хладагента и уменьшающих его эффективность, в основном является утечка газообразных продуктов сгорания через головку цилиндров в водяную рубашку. Эти средства обычно достигают путем обеспечения вентиляционной линии от двигателя, ведущей к, так называемому, резервуару дегазации, в который может течь нагретый хладагент и который позволяет отделять газы от нагретого хладагента.

Согласно предшествующим конструкциям систем охлаждения линию дегазации обеспечивают как часть выходного контура двигателя, так что нагретый хладагент течет в резервуар дегазации и затем возвращается во входной контур двигателя системы охлаждения для рециркуляции.

В качестве примера можно привести решение согласно патентному документу US 5309870 А, опубликованному 10.05.1994, где предусмотрен контур дегазации, состоящий из двух линий дегазации. Соответствующее решение можно считать прототипом настоящего изобретения.

Однако, согласно ранее предложенным системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания, вентиляционная линия, ведущая в резервуар дегазации, имеет тенденцию быть постоянно открытой в двигателе, так что хладагент течет в резервуар дегазации в каждый момент работы системы охлаждения двигателя. Таким образом, течение в резервуар дегазации происходит даже когда объем газа, суспендированный в хладагенте, небольшой, и дегазации хладагента не требуется.

Понятно, что нагретый хладагент, выходящий из двигателя, будет замещаться холодным хладагентом из какого-либо участка системы. Таким образом, проблема ранее предложенных систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания заключается в более продолжительном нагревании двигателя в результате необязательного течения хладагента в резервуар дегазации. Кроме того, течение хладагента в резервуар дегазации также может ухудшить эффективность нагревателя. Что особенно проявляется в холодных климатических условиях.

Следовательно, желательно обеспечить систему охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, которая позволит смягчить проблемы, характерные для ранее рассмотренных устройств систем охлаждения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая вход для приема хладагента в двигатель и возвратный контур для возвращения хладагента из двигателя на вход, при этом возвратный контур содержит радиаторную ветвь и байпасную ветвь, а также содержит:

i) ветвь дегазации, соединенную с резервуаром дегазации; и

ii) средства управления потоком, выполненные с возможностью раздельного открытия/закрытия ветви дегазации, соответственно, для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации.

Таким образом, система охлаждения содержит выходной контур для циркуляции нагретого хладагента от двигателя, обычно, через термостат, и его возврата на вход. Выходной контур содержит ряд ветвей, включая радиаторную ветвь, позволяющую нагретому хладагенту перетекать от двигателя к радиатору или к теплообменнику системы, и байпасную ветвь, позволяющую возвращать нагретый хладагент на вход.

Средства управления потоком предназначены для переключения потока (например, открытия или закрытия) только в ветви дегазации.

Способность раздельно или независимо открывать/закрывать ветвь дегазации возвратного контура позволяет включать/выключать поток хладагента в резервуар дегазации без изменения состояния потока, например, состояние включено/выключено, в других ветвях.

Способность переключать (вкл./выкл.) поток хладагента в ветви дегазации без изменения состояния потока в радиаторной и байпасной ветвях, преимущественно означает, что ветвь дегазации может быть открыта/закрыта при необходимости на основании выполнения определенных условий и/или на основании анализа необходимости или полезности дегазации безотносительно к состоянию потока в других ветвях.

Таким образом, может быть обеспечен поток в резервуар дегазации исходя из анализа необходимости или желательности, и/или при выполнении определенных условий, без изменения состояния потока в других ветвях. Например, когда рабочие температуры выше определенной температуры, или на основании результата анализа о необходимости или желательности дегазации (например, на основании анализа текущего или ожидаемого объема газа, суспендированного в хладагенте), линия дегазации может быть открыта посредством функционирования средств управления потоком без изменения состояния (вкл./выкл.) потока хладагента в других ветвях.

С другой стороны, посредством функционирования средств управления потоком ветвь дегазации может быть закрыта, тем самым, предотвращая поток хладагента в резервуар дегазации, исходя из анализа того, что дегазация не необходима или не желательна, и/или при выполнении определенных условий. Например, когда рабочие температуры ниже данного порогового значения или, на основе анализа того, что текущий или ожидаемый объем газа, суспендированного в хладагенте, достаточно низок, ввиду чего отсутствует необходимость дегазации, может быть желательно предотвратить поток хладагента в резервуар дегазации для обеспечения более быстрого нагревания двигателя и/или для установления приоритета потока в блок нагревателя. Таким образом, по меньшей мере, в определенном диапазоне рабочих температур двигателя линия дегазации преимущественно может быть закрыта при необходимости посредством функционирования средств управления потоком без изменения состояния (вкл./выкл.) потока хладагента в других ветвях.

Предпочтительно возвратный контур содержит блок нагревателя, предназначенный для приема нагретого хладагента из двигателя через ветвь нагревателя возвратного контура. Ветвь нагревателя может быть обеспечена как специализированная ветвь возвратного контура или может быть обеспечена как часть байпасной ветви. Таким образом, согласно первому аспекту варианта осуществления, облегчающему раздельное управление открытием/закрытием ветви дегазации, поток хладагента в резервуар дегазации может быть предотвращен, когда потребность в блоке нагревателя высока и/или когда открыта ветвь нагревателя. Таким образом, преимущество такого устройства заключается в возможности функционирования системы охлаждения двигателя таким образом, что поток нагретого хладагента в блок нагревателя имеет более высокий приоритет по сравнению с потоком хладагента в резервуар дегазации. Это позволяет улучшить эффективность нагревателя, что особенно предпочтительно в холодных погодных условиях.

Предпочтительно возвратный контур содержит термостат, выполненный с возможностью переключения потока хладагента между радиаторной ветвью и байпасной ветвью.

Средства управления потоком могут быть реализованы множеством альтернативных путей. Например, средства управления потоком опционально могут быть реализованы посредством специализированного клапана, обеспеченного на ветви дегазации возвратного контура. Такой клапан функционирует с возможностью выборочной блокировки потока хладагента через ветвь дегазации. Такое устройство, в частности, подходит для систем охлаждения двигателя, использующих традиционный термостат, выполненный с возможностью переключения потока хладагента между байпасной ветвью и радиаторной ветвью. Альтернативно, средства управления потоком, содержащие клапан, предусмотренный на ветви дегазации, могут быть реализованы в соединении с системой охлаждения двигателя, использующей электронно-управляемый термостат, с вентиляционной линией дегазации, предусмотренной между термостатом и резервуаром дегазации, или между двигателем и резервуаром дегазации. Преимущество такого устройства состоит в том, что поток в резервуар дегазации может контролироваться клапаном независимо от работы термостата. Это обеспечивает поток нагретого хладагента в резервуар дегазации, управляемый независимо от температуры и от переключения байпасной/радиаторной ветвей, например, обеспечивая активное управление дегазацией на основании условий отличных от температуры, таких как текущий/ожидаемый объем образования газа и/или текущий/ожидаемый объем газа в двигателе или газа, суспендированного в хладагенте.

Альтернативно, средства управления потоком могут быть реализованы посредством термостата и путем обеспечения выделенной ветви дегазации на термостате, что упрощает функционирование устройства, так как поток через ветвь дегазации может быть включен/выключен посредством функционирования термостата. Преимущество такого устройства заключается в том, что может быть реализовано активное управление дегазацией без вовлечения каких-либо дополнительных компонентов, таких как клапан, который будет увеличивать стоимость системы.

Такое устройство, в частности, подходит для систем охлаждения двигателя, использующих электронно-управляемый (например, цифровой) термостат.

Электронно-управляемый термостат может быть выполнен с возможностью последовательной активации - например, «последовательный» термостат - или может функционировать таким образом, что различные ветви могут быть активированы не по порядку. В случае последовательного термостата, в котором различные ветви возвратного контура, выходящие из термостата, открывают/закрывают последовательно при разных температурах при повышении/падении измеренной температуры, положение ветви дегазации может быть выбрано согласно приоритету, присвоенному потоку нагретого хладагента в ветвях возвратного контура. Предпочтительно, ветвь дегазации обеспечивают ниже радиаторной ветви. Таким образом, ветвь дегазации опционально может быть обеспечена между ветвью нагревателя и байпасной ветвью. Альтернативно ветвь дегазации опционально может быть обеспечена между байпасной ветвью и радиаторной ветвью.

Опционально, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, использующим элеткронно-управляемый термостат в соединении с переключенной ветвью дегазации на термостат, понятно, что средства управления потоком функционируют с возможностью раздельного открытия/закрытия ветви дегазации, когда двигатель функционирует в определенном диапазоне температур, что определено температурами активации, назначенными для переключения смежных ветвей термостата. В этих обстоятельствах средства управления потоком опционально функционируют в диапазоне температур для выборочного управления открытием/закрытием ветви дегазации независимо от температуры, например, с учетом анализа текущего или ожидаемого объема газа в хладагенте или нужд двигателя. Таким образом, элеткронно-управляемый термостат преимущественно может функционировать с возможностью уравновешивания требований по управлению температурой и удалению газа, при этом ветвь дегазации функционально соединена с термостатом и выполнена с возможностью переключения в зависимости от результата анализа, а не от температуры. Система охлаждения предпочтительно должна быть спроектирована таким образом, чтобы необходимость дегазации не конфликтовала с необходимостью охлаждения, так как высока вероятность, что обе функции потребуются в одно и то же время. Однако при необходимости охлаждения необязательная дегазация не оказывает негативного влияния.

Таким образом, при предпочтительном расположении ветви дегазации ниже радиаторной ветви, температура двигателя должна быть ниже пороговой температуры для включения радиаторной ветви с целью обеспечения управления линией дегазации. Однако, так как предпочтительные варианты осуществления ориентированы на повышение нагрева двигателя посредством обеспечения управления линией дегазации, это не является проблемой.

Предусмотрено, что модуль управления двигателем выполнен с возможностью активного управления средствами управления потоком для управления процессом дегазации путем выборочного открытия или закрытия контура дегазации.

Опционально, средства управления потоком функционируют на основании результата анализа, учитывающего один или несколько факторов, включая определение текущего/ожидаемого объема газа, суспендированного в хладагенте, определение скорости образования газа в двигателе, определение объема газа в системе, температуры или другие технические требования двигателя.

Опционально средства управления потоком функционируют с возможностью периодического открытия контура дегазации, например, на определенные промежутки времени, например, система охлаждения может содержать таймер, так что средства управления потоком могут функционировать таким образом, что контур дегазации периодически открывают через определенный период времени. Определение частоты и продолжительности периодов времени, во время которых контур дегазации открыт, может происходить на основании определения объема газа в хладагенте, например, объем газа в худшем случае.

Определение объема газа в хладагенте может быть произведено множеством способов. Например, значение может быть получено посредством теоретических расчетов, обеспечивающих худший и лучший случаи скорости образования газа в двигателе. Наиболее предпочтительное решение содержит мониторинг одного или нескольких параметров работы, например, частоту вращения двигателя, нагрузку и температуру, которые могут быть использованы, например, путем введения значений в компьютерную программу, для генерирования модели расчета объема газа в хладагенте, таким образом, скорость образования газообразных продуктов горения является функцией давления в цилиндре и частоты вращения двигателя. Опционально модель будет наращивать смоделированный объем газа, когда линия дегазации закрыта, и уменьшать смоделированный объем газа, когда линия дегазация открыта по какой-либо причине (активная дегазация или в результате других технических требований двигателя). Альтернативно в системе охлаждения могут быть предусмотрены физические датчики, выполненные с возможностью измерения содержания газа в хладагенте.

Таким образом, переключение ветви дегазации опционально может происходить на основании компьютерной модели текущего или ожидаемого объема газа - т.е. объема газа, суспендированного в хладагенте. Например, на основании модели объема газа в системе, ветвь дегазации может функционировать с возможностью открытия через определенные интервалы времени на определенное время. Альтернативно, на основании модели объема газа в системе ветвь дегазации может быть открыта, когда это необходимо, согласно модели. Путем моделирования объема газа в системе/хладагенте, можно обеспечить/предотвратить поток хладагента в резервуар дегазации на основании более точных оценок необходимости дегазации, так что может быть смягчена нежелательная потеря тепла, увеличивающаяся в результате потока хладагента в резервуар дегазации.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, модуль управления двигателем функционирует с возможностью управления переключением линии дегазации термостата на основании анализа объема газа в хладагенте.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащего вход для приема хладагента в двигатель и возвратный контур для возвращения хладагента из двигателя на вход, в котором возвратный контур содержит радиаторную ветвь и байпасную ветвь, при этом способ содержит функционирование средств управления потоком для независимого открытия/закрытия ветви дегазации возвратного контура для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации.

Опционально, способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит функционирование средств управления потоком, содержащее получение результата анализа, исходя из учета текущего/ожидаемого объема газа в хладагенте.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена система охлаждения двигателя внутреннего сгорания с электронными средствами управления потоком для раздельного/независимого управления потоком хладагента в резервуар дегазации системы охлаждения.

Опционально средства управления потоком согласно любому из вышеуказанных аспектов выполнены с возможностью открытия/закрытия ветви дегазации независимо от температуры двигателя. Опционально средства управления потоком выполнены с возможностью открытия/закрытия ветви дегазации на основании анализа текущего или ожидаемого объема газа, суспендированного в хладагенте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для лучшего понимания настоящего изобретения и представления его осуществления, в качестве примера, приводится ссылка на прилагаемый графический материал, в котором:

На фигуре 1А и 1В схематично показана ранее рассмотренная система охлаждения двигателя;

На фигурах 2А, 2В 2С и 2D схематично показана другая ранее рассмотренная система охлаждения двигателя;

На фигуре 3 схематично показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно первому предпочтительному примеру;

На фигуре 4 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно второму предпочтительному примеру;

На фигуре 5 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно третьему предпочтительному примеру; и

На фигуре 6 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому предпочтительному примеру.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во всех фигурах одинаковые номера позиций используют для обозначения одинаковых или похожих частей.

На фигурах 1А и 1В схематично показан пример ранее рассмотренной системы охлаждения двигателя. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель соединен с термостатом 7, выполненным с возможностью выборочного управления потоком хладагента через радиаторную ветвь 8 системы или, альтернативно, через байпасную ветвь 9. Радиаторная и байпасная ветви формируют часть возвратного контура системы охлаждения. Система также содержит блок 10 нагревателя, соединенный с выходным контуром двигателя, так что нагретый хладагент может подаваться в блок нагревателя и использоваться для обеспечения нагрева салона транспортного средства перед обратной рециркуляцией в насос 5 через байпасную ветвь 9. Вентиляционная линия 11 в данной компоновке напрямую соединена с термостатом и находится в постоянном соединении по текучей среде с двигателем, обеспечивая поток нагретого хладагента в резервуар 12 дегазации, в котором газы отделяют от нагретого хладагента. Резервуар дегазации, главным образом, содержит резервуар с поверхностью свободного воздуха и средства вентилирования избыточного давления.

На фигуре 1А показана циркуляция хладагента через систему, когда двигатель холодный или работает при температуре ниже пороговой. В этом состоянии положение термостата предотвращает поток хладагента через радиаторную ветвь 8, и хладагент, вместо этого, течет напрямую назад в насос 5 через байпасную линию 9 и, если требуется, через блок 10 нагревателя.

На фигуре 1В показана циркуляция хладагента через систему, когда двигатель горячий или работает при температуре выше пороговой. В этом состоянии положение термостата предотвращает поток хладагента через байпасную ветвь 9, и нагретый хладагент, вместо этого, течет через радиаторную ветвь 8 через радиатор 13, служащий для отвода тепла от хладагента до его возвращения в насос 5.

В обоих состояниях вентиляционная линия открыта, и нагретый хладагент поэтому течет в резервуар 12 дегазации через вентиляционную линию 11. По существу, хладагент течет в резервуар дегазации, даже когда дегазации не требуется, например, когда объем газа, суспендированного в хладагенте, низкий. Более того, любой нагретый хладагент, текущий в резервуар дегазации, будет замещаться холодным хладагентом из другого места системы. В результате потенциально ненужный поток хладагента через резервуар дегазации замедляет нагрев двигателя и может ухудшать эффективность нагревателя.

На фигурах 2А, 2В, 2С и 2D схематично показана другая ранее рассмотренная система охлаждения двигателя. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью осуществления циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель снабжен электрическим термостатом 17, интегрированным в настоящем примере в двигатель и выполненным с возможностью выборочного контроля потока хладагента через возвратные ветви системы охлаждения, а именно: ветвь 14 нагревателя, байпасная ветвь 9 и радиаторная ветвь 8. Ветвь нагревателя находится в соединении по текучей среде с блоком 10 нагревателя, позволяющим успешно использовать тепло от нагретого хладагента, выходящего из двигателя, для подачи тепла в салон транспортного средства перед возвращением в насос 5 через байпасную ветвь 9. В этом устройстве вентиляционную линию 11 соединяют постоянным соединением по текучей среде с термостатом. В результате хладагент будет течь в резервуар дегазации, как показано а фигуре 2А, даже когда закрыты все линии возвратного контура, например, потому что двигатель холодный или имеет температуру ниже определенной рабочей температуры.

На фигурах 2В, 2С и 2D показана работа термостата 17 для выборочного открытия ветвей возвратного контура.

Как показано на фигуре 2В, представляющей систему охлаждения двигателя, работающую при температуре выше первого порогового значения, что активирует открытие линии нагревателя термостатом, нагретый хладагент может течь в блок нагревателя. Понятно, что поток хладагента в резервуар дегазации, в конечном счете, вызывающий замещение нагретого хладагента холодным хладагентом из любого другого места в системе, будет подрывать эффективность блока 10 нагревателя.

На фигуре 2С представлена система охлаждения двигателя, работающая при температуре выше второй пороговой температуры, что активирует открытие байпасной линии в дополнение к линии нагревателя, так что хладагент может течь как через байпасную ветвь, так и через ветвь нагревателя возвратного контура.

На фигуре 2D показана система охлаждения двигателя, работающая, когда двигатель полностью горячий, например, температура выше третьей пороговой температуры, что активирует открытие термостатом радиаторной линии, так что нагретый хладагент может течь через теплообменник или радиатор до возвращения в насос 5. В этих обстоятельствах термостат также закрывает байпасную линию 9. (Понятно, что на фигурах показано двумерное представление трехмерного устройства, и что проиллюстрированное закрытие байпасной линии представлено схематично).

На фигуре 3 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно первому примеру настоящего изобретения. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью осуществления циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель соединен с термостатом 7, который работает так же, как термостат, показанный на фигурах 1А и 1В. Таким образом, термостат выполнен с возможностью выборочного управления потоком хладагента через радиаторную ветвь 8 системы или альтернативно через байпасную ветвь 9. Радиаторная и байпасная ветви формируют часть возвратного контура системы охлаждения. Система также содержит блок 10 нагревателя, соединенный с выходным контуром двигателя, так что нагретый хладагент может быть подан в блок нагревателя и использован для передачи тепла в салон транспортного средства до возвращения в насос 5 через байпасную ветвь 9. Ветвь 11 дегазации соединяет термостат с резервуаром дегазации и усиливает поток нагретого хладагента из двигателя в резервуар 12 дегазации, в котором газы отделяют от нагретого хладагента.

Система охлаждения двигателя также содержит средства управления потоком в виде клапана 20. Клапан предусмотрен на ветви 11 дегазации, он выполнен с возможностью открытия/закрытия ветви дегазации, чтобы обеспечить/предотвратить поток хладагента в ветви дегазации. Клапан может работать независимо от работы термостата 7, контролирующего переключение байпасного и радиаторного контуров, так что поток хладагента в резервуар дегазации могут контролировать отдельно, независимо от температуры двигателя, на основании, например, инструкций модуля управления. Детали, имеющие отношения к факторам, влияющим на управление средствами управления потока подробнее будут раскрыты ниже.

На фигуре 4 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно второму примеру настоящего изобретения. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью осуществления циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель снабжен электрическим термостатом 17, выполненным в данном примере с двигателем единым целым и работающим с возможностью выборочного управления потоком хладагента через возвратные ветви системы охлаждения, называемые: ветвь 14 нагревателя, байпасная ветвь 9 и радиаторная ветвь 8. Ветвь нагревателя связана по текучей среде с блоком 10 нагревателя, позволяющим использовать тепло от нагретого хладагента, выходящего из двигателя, для передачи тепла в салон транспортного средства до возвращения в насос 5 через байпасную ветвь 9. В таком устройстве ветвь дегазации или вентиляционная линия 11 соединена с ветвью 14 нагревателя возвратного контура и обеспечивает поток хладагента в резервуар 12 дегазации.

Система охлаждения двигателя также содержит средства управления потоком в виде клапана 21. Клапан предусмотрен на вентиляционной линии 11, он выполнен с возможностью открытия/закрытия ветви дегазации, обеспечивая/предотвращая поток хладагента в ветвь дегазации. Клапан может работать независимо от работы термостата 17, управляющего переключением контура нагревателя, байпасного и радиаторного контуров, так что потоком хладагента в резервуар дегазации могут управлять отдельно на основании, например, инструкций от модуля управления. Подробности, имеющие отношение к факторам, влияющим на управление средствами управления потока, подробнее будут раскрыты ниже.

На фигуре 5 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно третьему примеру настоящего изобретения. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью осуществления циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель снабжен интегрированным электрическим термостатом 17, выполненным с возможностью управления открытием и закрытием ветвей возвратного контура системы охлаждения. Согласно настоящему примеру возвратный контур системы охлаждения содержит ветвь 14 нагревателя, байпасную ветвь 9, радиаторную ветвь 8 и ветвь 23 дегазации. Ветвь 23 дегазации расположена между байпасной ветвью 9 и радиаторной ветвью. В настоящем примере термостат 17 вместе с переключенной линией 23 дегазации, функционально соединенной с термостатом 17, образуют средства управления потоком согласно настоящему изобретению.

Термостат выполнен с возможностью открытия/закрытия линии 23 для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации. Опционально переключение линии 23 дегазации может зависеть от температуры, когда термостат программируют на открытие линию при пороговой температуре, находящейся между пороговыми температурами, установленными для переключения байпасной/радиаторной ветви.

Альтернативно переключение линии 23 дегазации может происходить на основании сгенерированной компьютером модели текущего,или предполагаемого объема газа, например, объем газа, суспендированного в хладагенте. Например, на основании модели объема газа в системе, ветвь дегазации может функционировать с возможностью открытия через определенные промежутки времени в течение определенного времени. Альтернативно, на основании модели объема газа в системе, ветвь дегазации может быть открыта, когда это необходимо, согласно модели. Путем моделирования объема газа в системе/хладагенте, можно обеспечить/предотвратить поток хладагента в резервуар дегазации на основании более точных оценок необходимости дегазации, так что может быть смягчена нежелательная потеря тепла, увеличивающаяся в результате потока хладагента в резервуар дегазации.

Модель объема газа в системе может основываться на первичных теоретических расчетах. Альтернативно моделирование объема газа в хладагенте может быть на основании мониторинга различных параметров, включая частоту вращения двигателя, нагрузку и температуру, которые затем используют, например, в компьютерной программе, модель скорости образования газа является функцией давления в цилиндре и частоты вращения двигателя. Опционально модель будет наращивать смоделированный объем газа, когда линия дегазации закрыта, и уменьшать смоделированный объем газа, когда линия дегазации открыта по любой причине (активная дегазация или в результате других технических требований двигателя).

Альтернативно определение текущего объема газа может быть на основании физического измерения. Например, в системе охлаждения может быть предусмотрен физический датчик, способный измерять содержание газа в хладагенте.

На фигуре 6 показана система охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому примеру настоящего изобретения. Система содержит насос 5, выполненный с возможностью осуществления циркуляции хладагента через двигатель 6. Двигатель снабжен интегрированным электрическим термостатом 17, выполненным с возможностью управления открытием и закрытием ветвей возвратного контура системы охлаждения. Согласно настоящему примеру возвратный контур системы охлаждения содержит ветвь 14 нагревателя, байпасную ветвь 9, радиаторную ветвь 8 и ветвь 23 дегазации. Ветвь 23 дегазации расположена между байпасной ветвью 9 и радиаторной ветвью. В настоящем примере термостат 17 вместе с переключенной линией 23 дегазации, функционально соединенной с термостатом 17, формирует средства управления потоком настоящего изобретения.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что, хотя изобретение раскрыто посредством примеров и со ссылкой на один или несколько примеров, оно не ограничивается раскрытыми примерами, и альтернативные примеры могут быть выведены без отклонения от объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Claims

1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая вход для приема хладагента в двигатель и возвратный контур для возвращения хладагента из двигателя на вход, при этом возвратный контур содержит радиаторную ветвь и байпасную ветвь, а также содержит:

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что возвратный контур содержит термостат, выполненный с возможностью переключения потока хладагента между радиаторной ветвью и байпасной ветвью.

3. Система охлаждения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что средства управления потоком содержат клапан, предусмотренный на ветви дегазации выходного контура.

4. Система охлаждения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что возвратный контур содержит блок нагревателя, предназначенный для приема нагретого хладагента из двигателя через ветвь нагревателя возвратного контура.

5. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что возвратный контур содержит термостат, и при этом ветвь дегазации предусмотрена как ветвь, переключенная на термостат, при этом термостат и переключенная ветвь дегазации образуют средства управления потоком.

6. Система охлаждения по п. 5, отличающаяся тем, что возвратный контур содержит блок нагревателя, предназначенный для приема нагретого хладагента из двигателя через ветвь нагревателя возвратного контура, и при этом ветвь дегазации предусмотрена между ветвью нагревателя и байпасной ветвью или между байпасной ветвью и радиаторной ветвью.

7. Система охлаждения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что средства управления потоком выполнены с возможностью работы на основании результата анализа текущего или ожидаемого объема газа в хладагенте.

8. Система охлаждения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что средства управления потоком выполнены с возможностью работы на основании результата анализа, который основан на учете одного или нескольких параметров из следующих: объем газа в хладагенте, температура, скорость образования газа в двигателе и объем газа в системе.

9. Система охлаждения по п. 8, отличающаяся тем, что результат анализа по меньшей мере частично основан на объеме газа в хладагенте, и при этом значение объема газа в хладагенте получено одним или несколькими путями: посредством теоретических расчетов, компьютерной модели скорости образования газа, физического измерения содержания газа в хладагенте.

10. Система охлаждения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что средства управления потоком выполнены с возможностью периодического открытия ветви дегазации.

11. Способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащего вход для приема хладагента в двигатель и возвратный контур для возвращения хладагента из двигателя на вход, в котором возвратный контур содержит радиаторную ветвь и байпасную ветвь, при этом способ содержит функционирование средств управления потоком для независимого открытия/закрытия ветви дегазации возвратного контура для обеспечения/предотвращения потока хладагента в резервуар дегазации.

12. Способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания по п. 11, отличающийся тем, что этап функционирования средств управления потоком содержит получение результата анализа, исходя из учета текущего/ожидаемого объема газа в хладагенте.

13. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая ветвь дегазации, соединенную с резервуаром дегазации, при этом система охлаждения содержит средства управления потоком, выполненные с возможностью открытия/закрытия ветви дегазации независимо от температуры двигателя.