УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE AND METHOD OF ICE COOLING CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству и способу управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания, такого как автомобильный двигатель.
Уровень техники
[0002] Когда в устройстве управления охлаждением, предназначенном для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, такого как автомобильный двигатель, возникает неисправность в системе управления, выполненной с возможностью управления потоком охладителя, происходит перегрев двигателя внутреннего сгорания (двигателя).
[0003] В качестве технологии для предотвращения такого перегрева двигателя внутреннего сгорания в японском патенте № 3794783 раскрыта технология расцепления соединения клапана управления приводом между электродвигателем и клапаном управления протеканием потока, используя механизм сцепления, когда детектируется аномальная температура охладителя в двигателе внутреннего сгорания. Такая технология предотвращает перегрев двигателя благодаря принудительному открыванию клапана управления протеканием потока, чтобы способствовать циркуляции охладителя.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
[0004] Однако, когда в цепи управления сцеплением возникает неисправность при неисправности электродвигателя, клапан управления протеканием потока не может быть принудительно открыт и фиксируется в закрытом состоянии. В результате охладитель не протекает в радиатор и происходит перегрев двигателя.
[0005] Кроме того, поскольку необходимо использовать цепь управления сцеплением и механизм сцепления, количество деталей увеличивается, и это ведет к повышению стоимости.
[0006] Настоящее изобретение было предложено для решения описанных выше проблем. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство управления охлаждением и способ управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания, которые, когда возникает неисправность при переключении контуров для соединения друг с другом внутреннего канала охладителя в двигателе внутреннего сгорания и внешнего канала охладителя, проходящего через радиатор, могут подавать охладитель из внутреннего канала охладителя в радиатор, и при этом не требуется увеличивать количество деталей и соответственно не происходит повышение стоимости.
Решение задачи
[0007] В устройстве управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением предусмотрены: отводящий канал, выполненный с возможностью подачи охладителя из внутреннего канала охладителя в один из внешних каналов охладителя, который проходит через радиатор, когда возникает неисправность средства переключения контуров, и возникает неисправность при переключении контуров для соединения друг с другом внутреннего канала охладителя и внешнего канала охладителя, проходящего через радиатор; и термостат воскового типа, обеспеченный в отводящем канале и выполненный с возможностью открывать отводящий канал, когда двигатель внутреннего сгорания чрезмерно нагревается. В устройстве управления охлаждением элемент для измерения температуры термостата воскового типа предусмотрен рядом с входным отверстием внешнего канала охладителя, который выполнен с возможностью подавать охладитель из внутреннего канала охладителя в смесительную камеру.
Краткое описание чертежей
[0008] На Фиг. 1 показана схема контуров охлаждения двигателя внутреннего сгорания в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 2 показан вид в поперечном сечении механизма переключения контуров по Фиг. 1.
На Фиг. 3 показан вид в поперечном сечении термостата воскового типа, который предусмотрен в механизме переключения контуров по Фиг. 1, и в части (A) показано рабочее состояние при низкой температуре, а в части (B) показано рабочее состояние при высокой температуре.
На Фиг. 4 показан график, демонстрирующий повышение температуры охладителя в устройстве управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания в соответствии с вариантом выполнения.
На Фиг. 5 показана схема контуров охлаждения двигателя внутреннего сгорания в другом примере варианта осуществления.
На Фиг. 6 показан вид в поперечном сечении механизма переключения контуров, используемого в контуре охлаждения по Фиг. 5.
На Фиг. 7 показаны виды в поперечном сечении, каждый из которых представляет собой рабочее состояние термостата воскового типа, предусмотренного в механизме переключения контуров по Фиг. 6, в части (A) показано состояние перед операцией открывания, в части (B) показано состояние, когда операция открывания началась, и в части (C) показано открытое рабочее состояние.
Осуществление изобретения
[0009] Устройство и способ управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания, к которым применяется настоящее изобретение, описаны подробно ниже со ссылкой на чертежи.
[0010] На Фиг. 1 показана схема контуров охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Например, внутренний канал 4 охладителя, в котором циркулирует охладитель через блок 2 цилиндра и головки 3 цилиндров, сформирован в двигателе 1 внутреннего сгорания автомобильного двигателя или т.п. Множество внешних каналов охладителя соединены с внутренним каналом 4 охладителя. Внешние каналы охладителя включают в себя контур 6 радиатора (6A, 6B), который проходит через радиатор 5, который представляет собой теплообменник, канал 8 обогревателя (8A, 8B), который проходит через радиатор 7 обогревателя, и обводной контур 10 (10A, 10B), который проходит через водяной насос 9. В качестве охладителя используют, например, воду.
[0011] Контур 6 радиатора включает в себя контур 6А радиатора, соединяющий радиатор 5 и механизм 11 переключения контуров, а также контур 6B радиатора, соединяющий радиатор 5 и водяной насос 9, причем механизм 11 переключения контуров представляет собой средство переключения контуров, соединенное с выходным отверстием 4A внутреннего канала 4 охладителя. По контуру 6 радиатора охладитель, нагретый во внутреннем канале 4 охладителя, сформированном в двигателе 1 внутреннего сгорания, передают в радиатор 5, и нагретый охладитель охлаждается в радиаторе 5 в результате теплообмена с воздухом. Затем по контуру 6 радиатора охлажденный охладитель возвращается во внутренний канал 4 охладителя.
[0012] Контур 8 обогревателя включает в себя контур 8A обогревателя, соединяющий механизм 11 переключения контуров и радиатор 7 обогревателя, а также контур 8B обогревателя, соединяющий радиатор 7 обогревателя с водяным насосом 9. Контур 8 обогревателя подает охладитель, нагретый во внутреннем канале 4 охладителя, который сформирован в двигателе 1 внутреннего сгорания, для рассеяния тепла в радиаторе 7 обогревателя, а затем возвращает охладитель после рассеяния тепла во внутренний канал 4 охладителя.
[0013] Обводной контур 10 включает в себя обводной контур 10A, соединяющий механизм 11 переключения контуров и водяной насос 9, а также обводной контур 10B, соединяющий водяной насос 9 и внутренний канал 4 охладителя. Обводной контур 10 возвращает охладитель из внутреннего канала 4 охладителя, сформированного в двигателе 1 внутреннего сгорания, во внутренний канал 4 охладителя, избегая потока охладителя через контур 6 радиатора.
[0014] На Фиг. 2 показан вид в поперечном сечении основной части механизма 11 переключения контуров. Механизм 11 переключения контуров включает в себя корпус 12, в котором сформированы каналы, соединенные, соответственно, с внутренним каналом 4 охладителя, контуром 6 радиатора, контуром 8 обогревателя и обводным контуром 10. Патрубок 13 для соединения со шлангом радиатора, предназначенный для подключения к контуру 6 радиатора, патрубок 14 для соединения со шлангом обогревателя, предназначенный для соединения с контуром 8 обогревателя, и патрубок 15 для соединения с перепускным шлангом, предназначенный для соединения с обводным контуром 10, предусмотрены на боковых поверхностях корпуса 12.
[0015] В корпусе 12 предусмотрено средство 16 переключения контуров, предназначенное для переключения контуров путем подключения или отключения внутреннего канала 4 охладителя к или от каждого из контура 6 радиатора, контура 8 обогревателя и обводного контура 10 для обеспечения протекания охладителя, который протекает в корпус из выходного отверстия 4A внутреннего канала 4 охладителя в один из контуров, в соответствии с необходимостью. На Фиг. 2 средство 16 переключения контуров представлено схематично.
[0016] Кроме того, в корпусе 12 предусмотрен отводящий канал 28, который представляет собой канал, отделенный от канала, по которому охладитель, протекающий из отверстия 29 для подачи охладителя, сформированного на нижней части корпуса и соединенного с выходным отверстием 4A внутреннего канала 4 охладителя, протекает в патрубок 13 для соединения со шлангом радиатора. Отводящий канал 28 выполнен таким образом, что охладитель, подаваемый из отверстия 29 для подачи охладителя в нижний участок корпуса, протекает в патрубок 13 для соединения со шлангом радиатора, не проходя через средство 16 переключения контуров.
[0017] В отводящем канале 28 предусмотрен термостат 30 воскового типа, который открывает отводящий канал 28, когда двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагрет. Как показано на Фиг. 3, в термостате 30 воскового типа, когда воск 32, находящийся в металлическом контейнере 31, нагревается, фаза воска изменяется из твердой фазы на жидкую фазу и его объем увеличивается, в результате чего поршень 33 выталкивается вверх. Кроме того, в термостате 30 воскового типа, когда воск 32 охлаждается и его фаза меняется с жидкой фазы на твердую фазу, его объем уменьшается, и это приводит к отводу поршня 33 в металлический контейнер 31 и возврат его в исходное состояние.
[0018] В термостате 30 воскового типа участок переднего конца поршня 33 закреплен на поверхности внутренней стенки патрубка 13 для соединения со шлангом радиатора. Здесь поршень 33 имеет форму, которая не блокирует поток охладителя, протекающего через средство 16 переключения контуров в патрубок 13 для соединения со шлангом радиатора. Кроме того, уплотнительный элемент 34, предусмотренный на переднем конце металлического контейнера 31, имеет форму, блокирующую выходное отверстие отводящего канала 28 при нормальной температуре. В термостате 30 воскового типа, когда температура охладителя, протекающего во внутреннем канале 4 охладителя, становится высокой из-за чрезмерного нагрева двигателя 1 внутреннего сгорания, фаза воска 32 меняется с твердой фазы на жидкую фазу под действием тепла охладителя с высокой температурой, и поршень 33 выдвигается из металлического контейнера 31. Это приводит к тому, что уплотнительный элемент 34 отводится от выходного отверстия отводящего канала 28 и отводящий канал 28, таким образом, открывается.
[0019] В термостате 30 воскового типа, когда состояние чрезмерного нагрева двигателя 1 внутреннего сгорания устраняется и охладитель, протекающий по внутреннему каналу 4 охладителя, находится в состоянии нормальной температуры, которая представляет собой низкую температуру, фаза воска 32 меняется из жидкой фазы на твердую фазу из-за отвода тепла охладителя с низкой температурой, и происходит отвод поршня 33 в металлический контейнер 31. Это приводит к тому, что уплотнительный элемент 34 блокирует выходное отверстие отводящего канала 28 и отводящий канал 28, таким образом, закрывается.
[0020] Рабочая температура термостата 30 воскового типа выше, чем температура переключения контуров, при которой средство 16 переключения контуров выполняет переключение контуров, и ниже, чем температура, при которой происходит перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0021] В нормальном устройстве управления охлаждением, когда возникает неисправность в средстве 16 переключения контуров по определенной причине, контур 6 радиатора, контур 8 обогревателя и обводной контур 10 закрыты, температура охладителя, протекающего через внутренний канал 4 охладителя, сформированный в двигателе 1 внутреннего сгорания, становится чрезвычайно высокой, и это приводит к перегреву.
[0022] Однако в данном варианте осуществления термостат 30 воскового типа функционирует так, что он открывает отводящий канал 28, прежде чем температура охладителя во внутреннем канале 4 охладителя достигнет высокой температуры перегрева. Это приводит к тому, что охладитель из внутреннего канала 4 охладителя будет протекать через контур 6 радиатора, через отводящий канал 28. В результате можно предотвратить перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0023] Кроме того, в данном варианте осуществления не используется сложный механизм, такой как механизм сцепления. Вместо этого используется термостат 30 воскового типа, который функционирует путем использования изменения объема воска 32 при изменении фазы с твердой фазы на жидкую фазу и наоборот, под действием тепла охладителя, протекающего во внутреннем канале 4 охладителя. В соответствии с этим, не требуется использовать сложный механизм управления или рабочий механизм для выполнения этой операции. Следовательно, можно предотвратить увеличение стоимости из-за увеличения количества деталей, составляющих устройство, и, кроме того, повышается надежность.
[0024] В варианте осуществления рабочая температура термостата 30 воскового типа установлена как температура выше, чем температура переключения контуров, при которой выполняется переключение контуров, в результате работы средства 16 переключения контуров. В соответствии с этим термостат 30 воскового типа функционирует так, что он открывает отводящий канал 28, только когда детектируется аномальное состояние. Следовательно, может быть обеспечена функция защиты от неисправности, и при этом не нарушаются характеристики нагрева двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0025] Кроме того, в способе управления охлаждением в соответствии с вариантом осуществления, когда неисправность средства 16 переключения контуров приводит к отсоединению контура 6 радиатора и внутреннего канала 4 охладителя друг от друга и двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагревается, термостат 30 воскового типа, предусмотренный в отводящем канале 28 для подачи охладителя из внутреннего канала 4 охладителя в контур 6 радиатора, и радиатор 5 функционируют так, что открывается отводящий канал 28 и обеспечивается возможность протекания охладителя из внутреннего канала 4 охладителя в контур 6 радиатора. В соответствии с этим может быть предотвращен перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0026] Кроме того, в данном варианте осуществления контур 6 радиатора, контур 8 обогревателя и обводной контур 10, все закрыты при запуске двигателя 1 внутреннего сгорания. Это позволяет уменьшить время прогрева, поскольку поток охладителя во внутреннем канале 4 охладителя может быть установлен равным нулю. На Фиг. 4 показан график, представляющий состояние повышения температуры охладителя, в зависимости от прошедшего времени, в данном варианте осуществления и уровне техники. Линия A на Фиг. 4 представляет собой линию повышения температуры охладителя в данном варианте осуществления, а линия B представляет собой линию повышения температуры охладителя в уровне техники. В уровне техники, поскольку водяной насос 9 вращается для циркуляции охладителя через двигатель 1 внутреннего сгорания, контур 8 обогревателя и обводной контур 10, тепловая емкость велика, и требуется длительное время для прогрева. Однако в данном варианте осуществления, поскольку тепло, генерируемое двигателем 1 внутреннего сгорания, используется только для повышения температуры охладителя в двигателе 1 внутреннего сгорания, время прогрева может быть существенно уменьшено по сравнению с уровнем техники.
[0027] После достаточного прогрева двигателя 1 внутреннего сгорания чрезмерный нагрев двигателя 1 внутреннего сгорания может быть предотвращен в результате подключения контура 8 обогрева или обводного контура 10 для обеспечения циркуляции охладителя. Когда температура охладителя дополнительно повышается, открывается контур 6 радиатора для рассеяния тепла, используя радиатор 5. Температурой охладителя, протекающего во внутреннем канале 4 охладителя двигателя 1 внутреннего сгорания, управляют путем регулирования степени открывания контура 6 радиатора. Нормальной температурой охладителя двигателя 1 внутреннего сгорания управляют так, чтобы она была равной приблизительно 90 градусов Цельсия. Однако, температура охладителя может быть повышена, например, до 100 градусов Цельсия, для повышения температуры двигателя. Это приводит к снижению трения, и, таким образом, можно улучшить эффективность сжигания топлива.
[0028] На Фиг. 5 показана схема контуров охлаждения двигателя внутреннего сгорания в соответствии с другим примером варианта осуществления. На Фиг. 6 показан вид в поперечном сечении механизма переключения контуров, используемого в контуре охлаждения по Фиг. 5. На Фиг. 7 показаны виды в поперечном сечении, каждый из которых представляет собой рабочее состояние термостата воскового типа, который предусмотрен в механизме переключения контуров по Фиг. 6. В данном варианте осуществления структура выполнена таким образом, что элемент для измерения температуры термостата 30 воскового типа предусмотрен рядом с входным отверстием среди внешних каналов охладителя, причем внешний канал охладителя (дроссельный контур) выполнен с возможностью передачи охладителя из внутреннего канала 4 охладителя в смесительную камеру 37.
[0029] В частности, предусмотрен дроссельный контур 38, предназначенный для подачи потока охладителя из внутреннего канала 4 охладителя для постоянного протекания в смесительную камеру 37. Дроссельный контур 38 включает в себя дроссельный контур 38A, соединяющий отверстие 29 для подачи охладителя, и смесительную камеру 37, а также дроссельный контур 38B, соединяющий смесительную камеру 37 с контуром 6B радиатора, причем отверстие 29 для подачи охладителя сформировано на нижнем участке корпуса 12. Элемент для измерения температуры термостата 30 воскового типа предусмотрен рядом с входным отверстием дроссельного контура 38A, через который охладитель протекает из выходного отверстия 4A внутреннего канала 4 охладителя в смесительную камеру 37, через отверстие 29 для подачи охладителя. В соответствии с этим считается, что охладитель с такой же температурой, как и в выходном отверстии 4A внутреннего канала 4 охладителя, протекает к элементу для измерения температуры термостата 30 воскового типа.
[0030] Например, когда неисправность средства 16 переключения контуров приводит к отсоединению друг от друга контура 6 радиатора и внутреннего канала 4 охладителя и двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагревается, термостат 30 воскового типа, установленный посередине канала, через который протекает охладитель из выходного отверстия 4A внутреннего канала 4 охладителя в смесительную камеру 37, через отверстие 29 для подачи охладителя, детектирует температуру охладителя и открывает отводящий канал 28 для обеспечения протекания охладителя из внутреннего канала 4 охладителя в контур 6 радиатора. В соответствии с этим можно предотвратить перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0031] При нормальной температуре термостат 30 воскового типа установлен в состояние, в котором отводящий канал 28 закрыт, как показано в части (A) на Фиг. 7. В то же время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагревается и температура охладителя во внутреннем канале 4 охладителя становится близкой к температуре перегрева, отводящий канал 28 открывается, как показано в частях (B) и (C) на Фиг. 7.
[0032] В данном варианте осуществления, поскольку элемент для измерения температуры термостата 30 воскового типа расположен рядом с входным отверстием дроссельного контура 38A, через который охладитель из внутреннего канала 4 охладителя постоянно протекает в смесительную камеру 37, температура чрезмерно нагретого охладителя, протекающего через внутренний канал 4 охладителя двигателя 1 внутреннего сгорания, немедленно детектируется, и отводящий канал 28 открывается. В соответствии с этим становится возможным быстро подавать охладитель в радиатор 5, когда двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагревается, и, таким образом, предотвращать перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания. В данном варианте осуществления, как описано выше, чрезмерно нагретый охладитель, протекающий из выходного отверстия 4A внутреннего канала 4 охладителя, достигает элемента для измерения температуры термостата 30 воскового типа без естественной конвекции. В соответствии с этим, когда двигатель 1 внутреннего сгорания чрезмерно нагревается, термостат 30 воскового типа мгновенно срабатывает и перегрев двигателя 1 внутреннего сгорания, таким образом, предотвращается.
[0033] Устройство и способ управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением были описаны выше на основе варианта осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничено им. Конфигурация деталей может быть заменена любой конфигурацией, имеющей аналогичную функцию.
[0034] По данной заявке испрашивается приоритет по японской патентной заявке № 2012-110525, поданной 14 мая 2012 года, полное содержание которой включено сюда посредством ссылки.
Промышленная применимость
[0035] Настоящее изобретение можно использовать в устройстве управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания, такого как автомобильный двигатель.
[0036] В устройстве управления охлаждением двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением, когда двигатель внутреннего сгорания чрезмерно нагревается из-за неисправности средства переключения контуров, отводящий канал открывается не механическим механизмом, например, тем, который открывает клапан путем управления механизмом сцепления через схему управления, а в результате срабатывания термостата воскового типа, который срабатывает при определенной температуре охладителя. Охладитель с высокой температурой во внутреннем канале охладителя двигателя внутреннего сгорания, таким образом, протекает во внешний канал охладителя, проходящий через радиатор. В соответствии с этим настоящее изобретение позволяет предотвратить перегрев двигателя внутреннего сгорания, даже когда возникает неисправность средства переключения контуров. Кроме того, поскольку в настоящем изобретении не используются сложные механизмы, такие как механизм сцепления, можно предотвратить повышение стоимости из-за увеличения количества деталей, составляющих это устройство.
[0037] В настоящем изобретении элемент для измерения температуры термостата воскового типа расположен рядом с входным отверстием внешнего канала охладителя, через который постоянно протекает охладитель из внутреннего охладителя в смесительную камеру. В соответствии с этим становится возможным мгновенно детектировать температуру чрезмерно нагретого охладителя, протекающего во внутреннем канале охладителя двигателя внутреннего сгорания, и открывать отводящий канал. Следовательно, когда двигатель внутреннего сгорания чрезмерно нагрет, становится возможным быстро передавать охладитель в радиатор и предотвращать перегрев двигателя внутреннего сгорания.
Список номеров ссылочных позиций
[0038] 1 двигатель внутреннего сгорания
4 внутренний канал охладителя
5 радиатор
6, 6A, 6B контур радиатора
7 радиатор обогревателя
8, 8A, 8B контур обогревателя
9 водяной насос
10, 10A, 10B обводной контур
11 механизм переключения контуров
16 средство переключения контуров
28 отводящий канал
29 отверстие для подачи охладителя
30 термостат воскового типа
37 смесительная камера
38, 38A, 38B дроссельный контур