УСТРОЙСТВО РАДИАТОРА В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ, ПРИВОДИМОМ В ДВИЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
RADIATOR OF VEHICLE DRIVEN BY ICE

Настоящее изобретение относится к устройству радиатора в транспортном средстве, приводимом в движение двигателем внутреннего сгорания, согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.
Система кондиционирования воздуха (КВ) обычно используется для охлаждения пространства кабины в транспортном средстве. Система КВ содержит контур охлаждения с циркулирующим хладагентом. Циркулирующий хладагент охлаждает воздух в пространстве кабины, когда он испаряется в испарителе, и отдает тепло окружающему воздуху, когда он конденсируется в конденсаторе. Конденсатор обычно расположен в передней части транспортного средства рядом с радиатором, в котором охлаждается охладитель системы охлаждения двигателя. Во время функционирования воздух всасывается через конденсатор и радиатор посредством вентилятора радиатора, приводимого в действие двигателем. Двигатель также приводит в действие компрессор, который сжимает и осуществляет циркуляцию хладагента в системе КВ.
Часто желательно использовать систему КВ в транспортном средстве, даже когда двигатель не запущен. Известной практикой в этом отношении является запуск компрессора на электрической энергии и использование электрически управляемого вентилятора, чтобы создать охлаждающий поток воздуха через конденсатор. Когда система КВ используется таким образом, электроэнергия подается ее компрессору и электрическому вентилятору от аккумулятора транспортного средства. Чтобы избежать снижения емкости аккумулятора до слишком низкого уровня, система КВ работает при таких обстоятельствах на значительно сниженной мощности по сравнению с ситуацией, когда она питается двигателем. Чтобы система КВ могла обеспечивать приемлемое охлаждение воздуха в пространстве кабины, важно, чтобы хладагент претерпевал эффективное охлаждение в конденсаторе. Чтобы достичь этого, электрически управляемый вентилятор должен пропускать относительно большое количество воздуха через конденсатор. Потребление вентилятором электроэнергии будет, таким образом, сравнительно высоким.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является предложить устройство радиатора в транспортном средстве, с помощью которого система КВ может работать энергетически экономичным способом, даже в случае, когда двигатель транспортного средства не запущен.
Эта цель достигается с помощью устройства радиатора типа, упомянутого во введении, который отличается признаками, обозначенными в характеризующей части пункта 1 формулы изобретения. В течение нескольких часов после того, как он был выключен, двигатель внутреннего сгорания обычно охлаждается до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Двигатель обычно содержит блок цилиндров, изготовленный из металлического материала большой массы. Когда температура окружения меняется, такой большой массе необходимо определенное время, чтобы достичь этой температуры. Когда, например, температура окружающей среды поднимается после холодной ночи, двигатель может иметь определенно более низкую температуру, чем температура окружающего воздуха. Устройство радиатора, следовательно, содержит линейную цепь с циркулирующим охладителем, который находится в теплопередающем контакте как с двигателем, так и с конденсатором системы КВ. Охладитель, который циркулирует в линейной цепи, подвергается хорошему охлаждению, когда он приходит в контакт с холодным двигателем. Охлажденный охладитель затем используется, чтобы охлаждать хладагент в конденсаторе. Хладагент, таким образом, подвергается хорошему охлаждению в конденсаторе, заставляя его иметь низкую температуру испарения в испарителе. Низкая температура испарения охладителя обеспечивает гарантию хорошего охлаждения воздуха в пространстве кабины. Так как двигатель имеет большую массу, охладитель, который циркулирует в линейной цепи, может доставлять относительно большие количества тепловой энергии двигателю без ощутимого повышения температуры двигателя. Двигатель может, следовательно, иметь преимущество приема относительно большого количества тепловой энергии от системы КВ. Устройство радиатора приводится в действие с преимуществом в теплые дни, когда водитель находится в пространстве кабины транспортного средства, но двигатель не запущен. Холодный двигатель служит в этом случае в качестве очень хорошего источника холода для системы КВ. Система КВ может, таким образом, предоставлять хорошее охлаждение воздуха в пространстве кабины относительно количества энергии, подаваемой, чтобы осуществлять циркуляцию охладителя в линейной цепи и сжимать хладагент в системе КВ.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения упомянутое средство приведения в действие содержит ручное устройство приведения в действие, посредством которого устройство радиатора может приводиться в действие в случаях, когда двигатель не запущен, и узел управления, приспособленный для приема информации от устройства приведения в действие и приведения в действие компрессора в системе КВ и насоса подачи охладителя в линейной цепи, когда устройство приведения в действие переведено в активное состояние. Когда человек, который находится в пространстве кабины транспортного средства, чувствует, что ему слишком тепло, он/она переводит устройство приведения в действие в активное состояние. Устройство приведения в действие может являться кнопкой или подобным, что подвергается нажатию или перемещается в активное положение. Когда это выполнено, узел управления запускает как систему КВ, так и циркуляцию охладителя через линейную цепь.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения узел управления приспособлен, чтобы принимать информацию от датчика, который отслеживает параметр, связанный с температурой двигателя, и чтобы осуществлять циркуляцию охладителя через линейную цепь только в случае, если он принимает информацию о том, что двигатель имеет более низкую температуру, чем опорное значение. Опорное значение может являться предопределенной температурой или температурой, которая связана с температурой окружающего воздуха. Когда двигатель используется в качестве источника холода, он постоянно принимает тепловую энергию от охладителя, циркулирующего в линейной цепи. Двигатель, таким образом, приобретает постепенно увеличивающуюся температуру. Когда его температура превышает опорное значение, двигатель больше не действует в качестве источника холода. Узел управления с преимуществом приспособлен, чтобы осуществлять циркуляцию охладителя через альтернативную линейную цепь, в которой циркулирующий охладитель приходит в теплопередающий контакт с конденсатором, а не с двигателем, в случаях, когда узел управления принимает информацию о том, что двигатель имеет более высокую температуру, чем опорное значение. В альтернативной линейной цепи какой-то другой источник холода используется, чтобы охлаждать циркулирующий охладитель.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения устройство радиатора содержит клапанные средства, которые могут переводиться в первое состояние, в котором они проводят охладитель через упомянутую линейную цепь, и второе состояние, в котором они проводят охладитель через альтернативную линейную цепь. Подходящим образом расположенные клапанные средства могут использоваться, чтобы относительно легко отклонять охладитель от циркуляции в линейной цепи к циркуляции в альтернативной линейной цепи. Такое переключение клапанных средств происходит с преимуществом в случаях, когда двигатель имеет температуру выше опорного значения. Альтернативная линейная цепь может содержать охлаждаемый воздухом радиатор для охлаждения охладителя, и устройство радиатора содержит электрически управляемый вентилятор, чтобы создавать поток охлаждающего воздуха через радиатор в случаях, когда двигатель имеет температуру выше опорного значения. Электрически управляемый компрессор может являться дополнительным компрессором, расположенным параллельно с обычным компрессором. В качестве альтернативы система КВ может содержать обычный компрессор, который также может запускаться на электрической энергии, в котором случае электрически управляемый вентилятор с преимуществом пропускает воздух при температуре окружающей среды через конденсатор. Это приводит к хорошему охлаждению хладагента конденсатора, но влечет за собой подачу электроэнергии, чтобы запускать вентилятор.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения упомянутая линейная цепь содержит по меньшей мере часть первой системы охлаждения с циркулирующим охладителем, предназначенную для охлаждения двигателя во время функционирования, и по меньшей мере часть второй системы охлаждения с циркулирующим охладителем, который во время обычного функционирования двигателя имеет более низкую температуру, чем охладитель в первой системе охлаждения. Когда транспортное средство оборудовано двумя такими системами охлаждения, очень уместно использовать подходящие части существующих систем охлаждения для упомянутой линейной цепи и альтернативной линейной цепи. Конденсатор преимущественно находится в теплопередающем контакте с охладителем в области упомянутой линейной цепи, которая формирует часть второй системы охлаждения. Это означает, что холодный охладитель во второй системе охлаждения также может использоваться, чтобы охлаждать хладагент в конденсаторе во время функционирования двигателя.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения упомянутая линейная цепь содержит по меньшей мере одну линию для передачи охладителя между первой системой охлаждения и второй системой охлаждения. Если двигатель находится в первой системе охлаждения, а конденсатор находится во второй системе охлаждения, упомянутая линейная цепь должна иметь линии, которые каким-то образом передают охладитель между существующими системами охлаждения. Альтернативная линейная цепь соответствует преимущественно второй системе охлаждения. Существующий насос подачи охладителя во второй системе охлаждения может преимущественно использоваться, чтобы осуществлять циркуляцию охладителя как через линейную цепь, так и через альтернативную линейную цепь. Охладитель, проведенный через альтернативную линейную цепь, охлаждается преимущественно посредством потока охлаждающего воздуха, направляемого через радиатор электрически управляемым воздушным вентилятором.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
Предпочтительный вариант осуществления изобретения описан ниже посредством примера со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображено устройство радиатора в транспортном средстве, приводимом в движение двигателем внутреннего сгорания согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
ПРОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 схематически изображает транспортное средство 1, приводимое в движение двигателем 2 внутреннего сгорания. Двигатель 2 может являться дизельным двигателем, а транспортное средство 1 - грузовым транспортным средством. Во время функционирования двигатель 2 охлаждается первой системой 3 охлаждения. Первая система 3 охлаждения в дальнейшем в материалах настоящей заявки называется системой охлаждения двигателя. Первый насос 4 подачи охладителя осуществляет циркуляцию охладителя через систему охлаждения двигателя. Первый насос 4 подачи охладителя может приводиться в действие двигателем 2. Первый насос 4 подачи охладителя осуществляет циркуляцию охладителя изначально через двигатель 2. Охладитель, покидающий двигатель 2, направляется в этом случае в масляный радиатор 5, в котором он охлаждает масло, которое используется в замедлителе. Когда охладитель охладил масло в масляном радиаторе 5, он направляется к термостату 29. Если охладитель имеет температуру ниже намеченной рабочей температуры, термостат 29 направляет его к насосу 4 подачи охладителя. Когда охладитель имеет температуру выше намеченной рабочей температуры, он направляется в охлаждаемый воздухом первый радиатор 6, расположенный в передней части транспортного средства 1. Здесь охладитель охлаждается воздухом, всасываемым через первый радиатор 6 посредством вентилятора 7 радиатора. Вентилятор 7 радиатора может традиционным образом приводиться в действие двигателем 2. Когда двигатель был охлажден в первом радиаторе 6, он подается назад к насосу 4 подачи охладителя и двигателю 2. Однако часть охлажденного охладителя из первого радиатора 6 подается в параллельную линию к радиатору 8 рециркулятора выхлопных газов (EGR) для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов. Охладитель из радиатора 8 EGR смешивается с охладителем из первого насоса 4 подачи охладителя и направляется к двигателю 2. Охладитель в системе охлаждения двигателя имеет температуру порядка 80-100°C во время обычного функционирования.
Транспортное средство 1 обеспечено второй системой 9 охлаждения, которая может быть описана как низкотемпературная система охлаждения. Второй насос 10 подачи охладителя осуществляет циркуляцию охладителя через вторую систему охлаждения. Охладитель из второго насоса 10 подачи охладителя направляется изначально через две параллельные линии. Одна параллельная линия содержит охладитель 11 наддувочного воздуха, а другая параллельная линия - конденсатор 12. Охладитель охлаждает наддувочный воздух в охладителе 11 наддувочного воздуха и хладагент в конденсаторе 12. Охладитель затем направляется через общую линию ко второму радиатору 13, расположенному в передней части транспортного средства 1. Здесь охладитель охлаждается воздухом, всасываемым через второй радиатор 13 посредством вентилятора 7 радиатора. В качестве альтернативы электрически управляемый вентилятор 14 может использоваться, чтобы всасывать воздух через второй радиатор 13. Охладитель, который был охлажден во втором радиаторе 13, затем направляется назад ко второму насосу 10 подачи охладителя. Второй радиатор 13 расположен перед первым радиатором 6. Охладитель во второй системе 9 охлаждения будет, таким образом, охлаждаться воздухом при температуре окружающей среды, вследствие чего охладитель в системе 3 охлаждения двигателя будет охлаждаться воздухом при более высокой температуре. Охладитель во второй системе 9 охлаждения может, следовательно, находиться при значительно меньшей температуре, чем охладитель в системе 3 охлаждения двигателя. Во втором радиаторе 13 охладитель может при благоприятных обстоятельствах охлаждаться до температуры, близкой к температуре окружающей среды.
Система 3 охлаждения двигателя может быть соединена со второй системой 9 охлаждения посредством первой линии 15 и второй линии 16. Первая линия 15 содержит первый клапан 17. Вторая линия 16 содержит второй клапан 18. Третий клапан 19 расположен во второй системе 9 охлаждения сразу ниже по потоку от места, в котором первая линия 15 соединяется со второй системой 9 охлаждения. Транспортное средство обеспечено системой 20 КВ, содержащей не только упомянутый конденсатор 12, но также и компрессор 21, приспособленный для сжатия и осуществления циркуляции хладагента в системе 20 КВ. Система 20 КВ дополнительно содержит расширительный клапан 22, приспособленный для уменьшения давления хладагента, и испаритель 23, в котором должен испаряться хладагент. Испаритель 23 расположен рядом с пространством 24 кабины в автомобиле 1. Вентилятор 25 пропускает воздух в пространстве 24 кабины или воздух, который направляется в пространство 24 кабины, через испаритель 23 с тем, чтобы он подвергался охлаждению. Электрический узел 26 управления приспособлен, чтобы принимать информацию от ручного устройства 27 приведения в действие, которое может являться нажимной кнопкой или эквивалентом, которое переходит в активное состояние, когда система 20 КВ должна активироваться. Узел 26 управления также приспособлен, чтобы принимать информацию от датчика 28 температуры, который отслеживает температуру двигателя 2. Узел 26 управления приспособлен, чтобы управлять приведением в действие второго насоса 10 подачи охладителя, воздушного вентилятора 14 и компрессора 21 и чтобы быть способным переводить клапаны 17, 18, 19 в открытое и закрытое состояния.
Во время функционирования двигателя 2 узел 26 управления переводит первый клапан 17 и второй клапан 18 в закрытое состояние. Это означает, что охладитель не может циркулировать между системой 3 охлаждения двигателя и второй системой 9 охлаждения. В то же время узел 26 управления переводит третий клапан 19 в открытое состояние с тем, чтобы холодный охладитель из второго насоса 10 подачи охладителя мог направляться к охладителю 11 наддувочного воздуха и конденсатору 12. Система 3 охлаждения двигателя и вторая система 9 охлаждения, таким образом, функционируют как две полностью раздельные системы охлаждения, когда двигатель 2 функционирует. Охладитель во второй системе 9 охлаждения будет, таким образом, находиться при значительно меньшей температуре, чем охладитель в системе 3 охлаждения двигателя. Во время функционирования двигателя 2 система 20 КВ может приводиться в действие автоматически или человеком в транспортном средстве, переводящим ручное устройство 27 приведения в действие в активное положение. Когда это происходит, узел 26 управления запускает компрессор 21 с тем, чтобы он сжимал и осуществлял циркуляцию хладагента в системе 20 КВ. Циркулирующий хладагент охлаждается в конденсаторе 12 посредством охладителя, который циркулирует во второй системе 9 охлаждения посредством второго насоса подачи охладителя. Так как охладитель во второй системе 9 охлаждения может при благоприятных обстоятельствах находиться при температуре, близкой к температуре окружающей среды, хладагент подвергается очень хорошему охлаждению в конденсаторе 12. Когда хладагент расширяется через расширительный клапан 22, он будет находиться под низким давлением и при низкой температуре. Холодный хладагент направляется в испаритель 23, в котором он нагревается воздухом в пространстве 24 кабины до температуры, при которой он испаряется. Испарившийся хладагент затем направляется назад в компрессор 21 из испарителя 23. Компрессор 21 сжимает хладагент с тем, чтобы он вернулся к высокому давлению и высокой температуре.
Когда двигатель 2 функционирует, он приводит в действие компрессор 21. Двигатель также используется с преимуществом, чтобы приводить в действие вентилятор 7 радиатора с тем, чтобы он направлял охлаждающий поток воздуха через первый радиатор 6 и второй радиатор 13. Охладитель во второй системе 9 охлаждения, следовательно, подвергается очень хорошему охлаждению во втором радиаторе 13. Холодный охладитель во второй системе 9 охлаждения затем используется, чтобы охлаждать хладагент в конденсаторе 12. Хладагент, таким образом, принимает относительно низкую температуру конденсации в конденсаторе 12. Низкая температура конденсации в конденсаторе 12 позволяет хладагенту иметь низкую температуру испарения в испарителе 23. Воздух в пространстве 24 кабины может, таким образом, подвергаться очень хорошему охлаждению в испарителе посредством холодного охладителя.
ref
В случаях, когда двигатель 2 не функционирует, система КВ может приводиться в действие посредством использования ручного устройства 27 приведения в действие. Когда он принимает информацию о том, что ручное устройство 27 приведения в действие было переведено в активное состояние, узел 26 управления обнаружит, что система 20 КВ должна быть приведена в действие. Затем он подходящим образом соединяет аккумулятор транспортного средства с компрессором 21. В качестве альтернативы система 20 КВ может содержать два компрессора, а именно обычный компрессор, приводимый в действие двигателем 2, и электрически питаемый дополнительный компрессор 21, работающий на хранимой электроэнергии от аккумулятора транспортного средства. В то же время узел 26 управления запустит второй насос 10 подачи охладителя и, следовательно, циркуляцию охладителя, который охлаждает хладагент в конденсаторе 12. Настоящее изобретение главным образом использует двигатель 2 в качестве источника холода для охлаждения циркулирующего охладителя. Двигатель 2 внутреннего сгорания в грузовом транспортном средстве может весить около 800 кг. Такая большая масса может сохранять относительно большие количества тепловой энергии. Однако, чтобы двигатель 2 можно было использовать в качестве источника холода, он должен быть холодным. Следовательно, он не может использоваться в качестве источника холода, пока он не охладился до температуры, в значительной степени соответствующей температуре окружающей среды. Это может иметь место только тогда, когда двигатель не функционировал в течение определенного времени. Узел 26 управления принимает информацию от датчика 28 температуры для решения, стал ли двигатель 2 достаточно холодным, чтобы быть пригодным в качестве источника холода. Узел 26 управления здесь может сравнивать температуру двигателя 2 с опорным значением T, которое может быть связано с температурой окружающей среды.
ref
Если он принимает информацию от датчика 28 температуры о том, что двигатель 2 имеет более низкую температуру, чем опорное значение T, узел 26 управления переводит первый клапан 17 и второй клапан 18 в открытые состояния. Третий клапан 19 переводится в закрытое состояние. Это означает, что охладитель, покидающий второй насос 10 подачи охладителя, изначально будет направляться через первую линию 15 из-за того, что первый клапан 17 открыт, в то время как третий клапан 19 закрыт. Охладитель, таким образом, переходит из второй системы 9 охлаждения в систему 3 охлаждения двигателя через первую линию 15. Затем он будет направлен через двигатель 2. Охладитель здесь охлаждается очень эффективным способом посредством блока цилиндров. В этом случае охладитель направляется через соответствующие каналы охладителя, используемые для охлаждения двигателя 2 во время функционирования. Холодный охладитель, покидающий двигатель 2, направляется через масляный радиатор 5 к первому радиатору 6. Так как вентилятор 7 радиатора не функционирует, когда двигатель 2 не запущен, охладитель в значительной степени не подвергается охлаждению в первом радиаторе 6. Охладитель, покидающий первый радиатор 6, следовательно, постепенно направляется назад во вторую систему 9 охлаждения через вторую линию 16. Это возможно, так как первый насос 4 подачи охладителя не функционирует, в то время как второй клапан 18 во второй линии 16 открыт. Холодный охладитель затем проходит через конденсатор 12, в котором он охлаждает хладагент в системе 20 КВ. Когда охладитель охлаждает хладагент в конденсаторе 12, он подвергается нагреванию. Относительно теплый охладитель затем направляется в первый радиатор 13. Так как вентилятор 7 радиатора не функционирует, охладитель подвергается лишь небольшому охлаждению во втором радиаторе 13. Затем он направляется назад во второй насос 10 подачи охладителя перед повторным проходом через двигатель 2.
В этом случае охладитель циркулирует через линейную цепь, которая содержит практически всю систему 3 охлаждения двигателя и всю вторую систему 9 охлаждения. Здесь охладитель попеременно направляется через соответствующие системы 3, 9 охлаждения. Таким образом, он приходит в теплопередающий контакт с двигателем 2 в системе 3 охлаждения двигателя и с конденсатором 12 во второй системе 9 охлаждения. Здесь охладитель отдает в блоке цилиндров тепловую энергию, полученную им в конденсаторе 12. Двигатель 2, таким образом, подвергается определенному нагреванию.
ref
Когда он принимает информацию от датчика 28 температуры о том, что двигатель 2 имеет более высокую температуру, чем опорное значение T, узел 26 управления обнаружит, что двигатель 2 больше не действует в качестве источника холода. Когда случай именно таков, узел 26 управления запускает электрически управляемый воздушный вентилятор 14, что приводит к охлаждающему потоку воздуха через второй радиатор 13. В это же время узел 26 управления переводит первый клапан 17 и второй клапан 18 в закрытое состояние. Он также обеспечивает перевод третьего клапана 19 в открытое положение. Тот факт, что первый клапан 17 и второй клапан 18 закрыты, прекращает циркуляцию охладителя между системой 3 охлаждения двигателя и второй системой 9 охлаждения. Охладитель, таким образом, циркулирует в альтернативной линейной цепи. Альтернативная линейная цепь соответствует в этом случае всей второй системе 9 охлаждения. Охладитель, таким образом, направляется от второго насоса 10 подачи охладителя в конденсатор, в котором он охлаждает хладагент в системе 20 КВ. Охладитель затем направляется во второй радиатор 13, в котором он охлаждается окружающим воздухом, который воздушный вентилятор 14 пропускает через второй радиатор 13. Охладитель подвергается охлаждению во втором радиаторе 13 перед направлением назад во второй насос 10 подачи охладителя. Охладитель, циркулирующий в альтернативной линейной цепи, поглощает тепловую энергию в конденсаторе 12 и отдает тепловую энергию воздуху, пропускаемому через второй радиатор 13.
Изобретение никоим образом не ограничено вариантом осуществления, на который ссылается чертеж, но может свободно изменяться в пределах объема формулы изобретения.