ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМ СРЕДСТВОМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМ СРЕДСТВОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТАКОГО ТИПА
INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH LIQUID COOLING WITH SWITCHING DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING SWITCHING DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF THIS TYPE

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, имеющему по меньшей мере одну головку блока цилиндров с жидкостным охлаждением и имеющему блок цилиндров с жидкостным охлаждением, и имеющему переключающее средство для соответствующего требованию управления жидкостным охлаждением, при этом
- переключающее средство, расположенное в контуре циркуляции охлаждающей жидкости, имеет по меньшей мере один вход и по меньшей мере три выхода для охлаждающей жидкости, и
- предусмотрены для формирования контура циркуляции охлаждающей жидкости магистраль рециркуляции, в которой расположен теплообменник, и перепускная магистраль, которая обходит теплообменник, расположенный в магистрали рециркуляции.
Более того, изобретение относится к способу для управления переключающим средством двигателя внутреннего сгорания такого типа.
Переключающее средство, например, используется в двигателях внутреннего сгорания изложенного типа, которые используются для привода моторного транспортного средства. В рамках контекста настоящего изобретения, понятие «двигатель внутреннего сгорания» охватывает двигатели с циклом Отто, дизельные двигатели, а также гибридные двигатели внутреннего сгорания, которые используют гибридный процесс сгорания, как и гибридные приводы, которые содержат не только двигатель внутреннего сгорания, но также и электрическую машину, которая может быть присоединена в показателях привода к двигателю внутреннего сгорания, и которая принимает мощность из двигателя, или которая, в качестве переключаемого вспомогательного привода, дополнительно выдает мощность.
В принципе возможно, чтобы система охлаждения двигателя внутреннего сгорания принимала форму системы охлаждения воздушного типа или жидкостного охлаждения. Вследствие более высокой теплоемкости жидкостей, возможно, чтобы значительно большие количества тепла рассеивались с использованием жидкостного охлаждения, чем возможно с использованием системы охлаждения воздушного типа. Тепловая нагрузка двигателей постоянно возрастает, по какой причине, двигатели внутреннего сгорания согласно предшествующему уровню техники, как никогда часто оснащаются жидкостным охлаждением. Еще одна причина для этого состоит в том, что двигатели внутреннего сгорания, как правило, все больше и больше подвергаются наддуву и - с задачей получения самой плотной возможной упаковки - все большее количество компонентов встраивается в головку блока цилиндров или блок цилиндров, в результате чего, возрастает тепловая нагрузка двигателей, то есть, двигателей внутреннего сгорания. Выпускной коллектор, как правило, все больше и больше встраивается в головку блока цилиндров, для того чтобы быть включенным в систему охлаждения, предусмотренную в головку блока цилиндров, и для того чтобы коллектору не нужно было производиться из высоко термически нагружаемых материалов, которые являются дорогостоящими.
Формирование жидкостного охлаждения делает необходимым, чтобы головка блока цилиндров была оборудована по меньшей мере одной охлаждающей рубашкой, то есть, вызывает необходимость предоставления каналов для охлаждающей жидкости, которые проводят охлаждающую жидкость через головку блока цилиндров. По меньшей мере одна охлаждающая рубашка питается охлаждающей жидкостью на входной стороне через подводящее отверстие, охлаждающая жидкость которого, после протекания через головку блока цилиндров, выходит из охлаждающей рубашки на выходной стороне через выпускное отверстие. Теплу не нужно сначала проводиться к поверхности головки блока цилиндров, для того чтобы рассеиваться, как имеет место в системе охлаждения воздушного типа, но скорее оно в охлаждающую жидкость уже внутри головки блока цилиндров. В этом отношении, охлаждающая жидкость подается посредством насоса, расположенного в контуре циркуляции охлаждающей жидкости, так что упомянутая охлаждающая жидкость осуществляет циркуляцию. Тепло, которое выпущено в охлаждающую жидкость, тем самым, выпускается изнутри головки блока цилиндров через выпускное отверстие и вновь выделяется из охлаждающей жидкости вне головки блока цилиндров, например, посредством теплообменника и/или некоторым другим способом.
Подобно головке блока цилиндров, блок цилиндров также может быть оборудован одной или более охлаждающих рубашек. Головка блока цилиндров, однако, является сильнее термически нагруженным компонентом, так как, в противоположность блоку цилиндров, головка оснащена проводящими отработавшие газы магистралями, и стенки камер сгорания, которые встроены в головку, подвергаются воздействию раскаленных отработавших газов дольше, чем корпуса цилиндров, предусмотренные в блоке цилиндров. Более того, головка блока цилиндров имеет более низкую массу компонентов, чем блок.
Если двигатель внутреннего сгорания имеет головку блока цилиндров с жидкостным охлаждением, а также и блок цилиндров с жидкостным охлаждением, можно, чтобы охлаждающая рубашка, которая встроена в головку блока цилиндров, снабжалась охлаждающей жидкостью через блок цилиндров, и/или чтобы охлаждающая рубашка, встроенная в блок цилиндров, снабжалась охлаждающей жидкостью через головку блока цилиндров.
В качестве охлаждающей жидкости обычно используется водно-гликолевая смесь, снабженная присадками. Вода обладает преимуществом перед другими охлаждающими жидкостями, так как вода обладает преимуществом, что она не токсична, без труда доступна и дешева, а кроме того, имеет очень высокую теплоемкость, по какой причине вода пригодна для выделения и рассеяния очень больших количеств тепла, что считается принципиально полезным.
Для формирования контура циркуляции охлаждающей жидкости, выпускные отверстия выходной стороны, из которых охлаждающая жидкость выходит из охлаждающих рубашек, могут быть соединены или совмещены к подводящим отверстиям входной стороны, которые служат для подачи охлаждающей жидкости в охлаждающие рубашки, для какой задачи могут быть предусмотрены магистраль или многочисленные магистрали. Упомянутые магистрали не обязательно должны быть магистралями в физическом смысле, но скорее, могут быть встроены участками в головку блока цилиндров, блок цилиндров или некоторый другой компонент. Примером такой магистрали является магистраль рециркуляции, в которой расположен теплообменник, который отводит тепло из охлаждающей жидкости. Дополнительным примером магистрали для формирования контура циркуляции охлаждающей жидкости является перепускная магистраль, которая обходит теплообменник, расположенный в магистрали рециркуляции.
Задача и назначение жидкостного охлаждения не состоит в том, чтобы отводить наибольшее возможное количество тепла из двигателя внутреннего сгорания во всех условиях эксплуатации. Скорее, требуется зависящее от потребности управление жидкостным охлаждением, которое помимо полной нагрузки также вводит поправку на режимы работы двигателя внутреннего сгорания, в которых полезнее, чтобы меньшее количество тепла или как можно меньшее количество тепла отводилось из двигателя внутреннего сгорания.
Для снижения потерь на трение и, таким образом, расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, может быть целесообразен быстрый разогрев моторного масла, в частности после холодного запуска. Быстрый разогрев моторного масла во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания обеспечивает соответственно быстрое снижение вязкости масла и, таким образом, трения или потерь на трение, в частности, в подшипниках, которые питаются маслом, например, подшипников коленчатого вала.
Быстрый нагрев моторного масла, для того чтобы снижать потери на трение, в основном также может стимулироваться посредством быстрого прогрева самого двигателя внутреннего сгорания, которое, в свою очередь, поддерживается, то есть, форсируется в силу как можно меньшего количества тепла, отводимого из двигателя внутреннего сгорания во время фазы прогрева.
В этом отношении, фаза прогрева двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска является примером режима работы, в котором полезно, чтобы как можно меньшее количество тепла, предпочтительно, нисколько тепла, отводилось из двигателя внутреннего сгорания.
Управление жидкостным охлаждением, в котором отведение тепла после холодного запуска снижается с целью быстрого прогрева двигателя внутреннего сгорания, может быть реализовано посредством использования клапана с зависящим от температуры автоматическим управлением, часто также указываемого ссылкой в предшествующем уровне техники как управляемый термостатом клапан. Управляемый термостатом клапан такого типа имеет реагирующий на температуру элемент, который подвергается попаданию охлаждающей жидкости, при этом, соединительная линия, которая ведет через клапан, перекрывается или открывается - в большей или меньшей степени - в качестве функции температуры охлаждающей жидкости в элементе.
В двигателе внутреннего сгорания, который имеет головку блока цилиндров с жидкостным охлаждением, а также блок цилиндров с жидкостным охлаждением, может быть полезно, чтобы пропускная способность по охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров и через блок цилиндров управлялась независимо друг от друга, и предпочтительно, непрерывно изменяемым образом, в частности, так как два компонента термически нагружены в разных степенях и демонстрируют разное поведение при разогреве. Что касается этого, было бы целесообразным, чтобы поток охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров и поток охлаждающей жидкости через блок цилиндров управлялся в каждом случае посредством выделенного управляемого термостатом клапана с разными температурами открывания. В начале фазы прогрева, охлаждающая жидкость не текла бы, но скорее оставалась бы неподвижной в магистралях и в охлаждающей рубашке головки блока цилиндров и/или блока цилиндров, тем самым, ускорялся бы прогрев охлаждающей жидкости и нагрев двигателя внутреннего сгорания, ускорялся бы прогрев моторного масла, и поддерживалось бы снижение потерь на трение.
Использование двух или более управляемых термостатом клапанов, однако, увеличивает затраты на систему управления, требуемое пространство и вес. Сверх того, в принципе, требуется управление жидкостным охлаждением, с которым можно не только, чтобы расход циркулирующей охлаждающей жидкости или пропускание охлаждающей жидкости уменьшались или прекращались соответственно после холодного запуска, но также чтобы в целом регулировалось управление тепловым режимом двигателя внутреннего сгорания.
По соображениям комфорта, может быть полезным или желательным, в частности, после холодного запуска, чтобы приводимый в действие охлаждающей жидкостью внутренний отопитель транспортного средства питался, через линию отопительного контура, охлаждающей жидкостью, которая была предварительно нагрета в головке блока цилиндров и/или блоке цилиндров. В этом отношении, есть конфликт интересов, конкретнее между, с одной стороны, предварительным прогревом охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров или блоке цилиндров, для того чтобы подавать предварительно нагретую охлаждающую жидкость в отопитель, и, с другой стороны, прекращением или уменьшением пропускания охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров или блок цилиндров, для того чтобы как можно меньше тепла отводилось из двигателя внутреннего сгорания во время фазы прогрева.
Концепции жидкостного охлаждения известны из предшествующего уровня техники, в котором так называемый пропорциональный клапан предусмотрен на выходной стороне или на входной стороне. Пропорциональный клапан подобного типа может, посредством одиночного корпуса клапана, управлять потоком охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров, а также потоком охлаждающей жидкости через блок цилиндров. Упомянутый пропорциональный клапан служит для зависящего от необходимости управления жидкостным охлаждением и для зависящего от необходимости охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Затраты, вес и требуемое пространство для управления уменьшаются. Количество компонентов сокращается, в результате чего, фундаментально снижаются затраты на материальное обеспечение и затраты на сборку.
Корпус клапана у пропорционального клапана, например, может быть в форме поворотного полого барабана с каналами для охлаждающей жидкости, открытыми на внешнюю поверхность. Корпус клапана с соответствующим количеством протоков канала для охлаждающей жидкости служит для поворотной установки и размещения барабана, какие протоки канала для охлаждающей жидкости могут, посредством поворачивания барабана, присоединяться к или устанавливаться с перекрытием по отношению к каналам для охлаждающей жидкости. Пропорциональный клапан имеет по меньшей мере один вход для втекания охлаждающей жидкости и по меньшей мере один выход для вытекания охлаждающей жидкости.
Пропорциональный клапан, который, например, активно управляется посредством контроллера двигателя, в своей основе, дает возможность управляемого многомерной характеристикой приведения в действие и, таким образом, к тому же, температуры охлаждающей жидкости, которая адаптирована под текущее состояние нагрузки двигателя внутреннего сгорания, например, более высокой температуры охлаждающей жидкости на относительно низких нагрузках, чем на пиковых нагрузках, и таким образом, меньшего отвода тепла при работе с частичной нагрузкой. Посредством пропорционального клапана, который управляется посредством контроллера двигателя, потоки охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров и блок цилиндров, а таким образом, количества отведенного тепла, могут настраиваться, то есть, регулироваться согласно потребности.
Пропорциональный клапан или ассоциативно связанный корпус клапана, могут принимать разные положения, например, положение, пригодное для фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания, в которой охлаждающая жидкость течет через головку блока цилиндров, но не через блок цилиндров. Термически особенно высоко нагруженная головка блока цилиндров, в этом случае, проходилась бы потоком охлаждающей жидкости и охлаждалась. Предпочтительно, чтобы скорость сквозного потока и, таким образом, количество тепла, отведенного из головки блока цилиндров, устанавливались посредством настройки барабана в пределах упомянутого положения.
Посредством перевода пропорционального клапана в другое положение, блок цилиндров затем мог бы дополнительно открываться для охлаждающей жидкости, и охлаждающая жидкость течет через головку блока цилиндров и блок цилиндров. Предпочтительно, чтобы скорость сквозного потока и, таким образом, количество тепла, отведенного из блока цилиндров, могли устанавливаться посредством настройки барабана в пределах положения.
Два вышеприведенных положения могут быть дополнены или заменены некоторым количеством других положений, например, положением, в котором охлаждение головки блока цилиндров также выведено из работы, то есть, поток охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров полностью прекращен. Помимо контуров циркуляции охлаждающей жидкости для головки и/или блока, можно, чтобы дополнительные контуры циркуляции охлаждающей жидкости управлялись посредством пропорционального клапана, магистрали каких контуров циркуляции охлаждающей жидкости, в таком случае, ведут через пропорциональный клапан; такие дополнительные контуры циркуляции охлаждающей жидкости, например, включают в себя контур циркуляции охлаждающей жидкости системы охлаждения наддувочного воздуха, контур системы охлаждения рециркуляции отработавших газов, контур циркуляции охлаждающей жидкости приводимого в действие охлаждающей жидкостью внутреннего отопителя транспортного средства, контур циркуляции охлаждающей жидкости приводимого в действие охлаждающей жидкостью масляного радиатора, контур циркуляции охлаждающей жидкости турбонагнетателя с приводом от отработавших газов и жидкостным охлаждением и/или контур циркуляции охлаждающей жидкости через магистраль рециркуляции или перепускную магистраль, или тому подобное.
Также из предшествующего уровня техники известны пропорциональные клапаны, в которых барабан, который служит в качестве корпуса клапана, является не только поворачиваемым, но также смещаемым поступательным образом вдоль оси поворота посредством регулировочного устройства, в силу чего, увеличиваются возможности настройки. В этом отношении, каждое реализуемое положение, то есть, посредством поворачивания, и назначенное на конкретный угол поворота, дает начало, благодаря дополнительному смещению барабана, множеству дополнительных разных положений барабана, так что количество возможных положений барабана увеличивается и умножается во много раз.
Использование пропорционального клапана дает возможность оптимизировать управление охлаждением и манипулировать управлением тепловым режимом двигателя внутреннего сгорания в фазе прогрева, а также и управлением тепловым режимом прогретого двигателя внутреннего сгорания.
Однако на практике, неисправность или отказ пропорционального клапана оказались проблемой. Загрязняющие вещества в охлаждающей жидкости, например, песок и/или другие частицы, могут накапливаться между корпусом клапана и барабаном, который служит в качестве корпуса клапана, и приводить к заеданию барабана в корпусе с тем результатом, что настройка барабана в корпусе, то есть, поворачивание и/или смещение, больше не возможны. Такая неисправность может приводить к отказу жидкостного охлаждения, так что пропускная способность по охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров и/или через блок цилиндров уменьшается или полностью прекращается с тем результатом, что двигатель внутреннего сгорания может термически перегружаться и необратимо повреждаться.
Более того, оказалось трудным удовлетворять потребности всех контуров циркуляции охлаждающей жидкости, в частности, одновременно и в полном объеме, посредством одиночного пропорционального клапана. В контексте настоящего изобретения, то, что обсуждается, является не пропорциональным клапаном, но скорее переключающим средством для зависящего от необходимости управления жидкостным охлаждением.
Вопреки уровню техники, который изложен выше, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения, переключающее средство которого дает возможность оптимизации управления системой охлаждения и в меньшей степени восприимчива к неисправностям, в частности, неисправностям, которые могут быть вызваны загрязняющими веществами, такими как песок, в охлаждающей жидкости.
Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы детально изложить способ для управления переключающим средством двигателя внутреннего сгорания упомянутого типа.
Первая дополнительная задача достигается посредством двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, имеющего по меньшей мере одну головку блока цилиндров с жидкостным охлаждением и имеющего блок цилиндров с жидкостным охлаждением, и имеющего переключающее средство для соответствующего требованию управления жидкостным охлаждением, при этом
- переключающее средство, расположенное в контуре циркуляции охлаждающей жидкости, имеет по меньшей мере один вход и по меньшей мере три выхода для охлаждающей жидкости, и
- предусмотрены для формирования контура циркуляции охлаждающей жидкости магистраль рециркуляции, в которой расположен теплообменник, и перепускная магистраль, которая обходит теплообменник, расположенный в магистрали рециркуляции,
и отличающегося тем, что переключающее средство имеет два валикообразных полых цилиндра и имеет корпус для соосной поворотной установки и размещения полых цилиндров, при этом
- второй полый цилиндр устанавливается с возможностью поворота в первом полом цилиндре, который с возможностью поворота установлен в корпусе,
- по меньшей мере один вход переключающего средства выходит во второй полый цилиндр,
- корпус имеет по меньшей мере три канальных участка для формирования по меньшей мере трех выходов переключающего средства, и
- каждый полый цилиндр имеет по меньшей мере три отверстия на внешней поверхности, при этом, по меньшей мере один вход является по меньшей мере присоединяемым по меньшей мере к одному выходу посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра.
В случае переключающего средства согласно изобретению, возможности настройки расширяются в силу дополнительного, подобного барабану полого цилиндра, являющегося вставленным в валикообразный полый цилиндр, уже известный из традиционного пропорционального клапана, при этом, два полых цилиндра устанавливаются соосно и с возможностью вращения размещаются в одном корпусе.
Два полых цилиндра могут поворачиваться друг относительно друга, и каждый полый цилиндр может поворачиваться независимо относительно корпуса, то есть, в корпусе. Здесь, каждое положение, реализуемое посредством поворачивания первого полного цилиндра, создает, посредством поворачивания второго полого цилиндра, множество дополнительных разных положений переключения направляющего устройства, так что количество возможных положений увеличивается в несколько раз.
Это дает возможность управления множеством контуров циркуляции охлаждающей жидкости, при этом, потребности разных контуров, в частности, могут удовлетворяться одновременно и в наибольшей возможной степени. В этом отношении, управление системой охлаждения может быть значительно улучшено или оптимизировано посредством переключающего средства согласно изобретению.
Более того, предоставление, согласно изобретению, второго полого цилиндра вместе с возможностями поворачивания, тем самым дополнительно создаваемыми, делает переключающее средство и, таким образом, жидкостное охлаждение, менее восприимчивыми к неисправностям.
Например, если песчинка или некоторая другая частица осаждается между корпусом и первым полым цилиндром, так что первый полый цилиндр блокируется и больше не может поворачиваться, можно, в случае переключающего средства согласно изобретению, чтобы второй полый цилиндр поворачивался в корпусе относительно первого полого цилиндра, и чтобы осуществлялись, то есть, допускались другие избирательные положения. В противоположность вариантам осуществления с традиционными пропорциональными клапанами, управление системой охлаждения остается возможным посредством переключающего средства согласно изобретению, хотя и в ограниченной степени.
Если песчинка или некоторая другая частица осаждается между двумя полыми цилиндрами, так что два полых цилиндра механически соединены и больше не могут поворачиваться друг относительно друга, остается возможным, чтобы два полых цилиндра вместе, то есть, в комбинации друг с другом, поворачивались в корпусе, и чтобы осуществлялись, то есть, допускались, другие избирательные положения. В этом сценарии, к тому же, остается возможным управление системой охлаждения.
Вероятность нарушения управления жидкостным охлаждением, такого что поток охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров и/или через блок цилиндров уменьшается или полностью прекращается, заметно снижается, тем самым, тепловая перегрузка двигателя внутреннего сгорания может быть в целом предотвращена или по меньшей мере в меньшей степени вероятна.
С двигателем внутреннего сгорания согласно изобретению, достигается первая задача, на которой основано изобретение, то есть предусмотрен двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения, переключающее средство которого дает возможность оптимизации управления системой охлаждения и в меньшей степени восприимчиво к неисправностям, в частности, неисправностям, которые могут быть вызваны загрязняющими веществами, такими как песок, в охлаждающей жидкости.
По меньшей мере три отверстия полого цилиндра являются каналами для охлаждающей жидкости, то есть, каналами для охлаждающей жидкости, которые соединяют внутреннюю часть полого цилиндра с внешней частью полого цилиндра. Упомянутые отверстия могут быть круглыми или эллиптическими, или могут иметь любое другое требуемое очертание, при этом, диаметр может быть большим, и предпочтительно является большим, чем протяженность в направлении потока перпендикулярно по отношению к диаметру. По меньшей мере трем канальным участкам в корпусе не обязательно быть магистралями или протоками в физическом смысле. Соответственно, канальные участки также могут быть отверстиями или подобными отверстию расточками. То, что уже было изложено в отношении очертания отверстий, применяется в отношении поперечного сечения канальных участков.
Полые цилиндры согласно изобретению не обязательно должны быть открытыми на обоих торцах. Полые цилиндры, в которых один торец закрыт, или закрыты оба торца, в таком случае, также являются полыми цилиндрами согласно изобретению.
Дополнительные полезные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением согласно зависимым пунктам формулы изобретения будут подробнее описаны ниже. Здесь, в числе прочего, станет ясно, какие положения переключения направляющего устройства представляют важность.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства предназначен для блока цилиндров.
Как уже обсуждено во вводной части, двигатели внутреннего сгорания, как правило, все больше и больше подвергаются наддуву, в силу чего, повышается тепловая нагрузка на двигатель внутреннего сгорания. В этом отношении, может быть целесообразным - как в случае двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению, чтобы блок цилиндров также был оснащен жидкостным охлаждением, и чтобы пропускная способность по охлаждающей жидкости через блок цилиндров управлялась независимо, в частности, независимо от головки блока цилиндров, так как два компонента термически нагружены в разной степени и демонстрируют разное поведение при прогреве. В начале и в течение фазы прогрева, однако, может быть полезным, чтобы поток охлаждающей жидкости через блок цилиндров прекращался или уменьшался, для того чтобы форсировать прогрев охлаждающей жидкости и, таким образом, нагревание двигателя внутреннего сгорания.
В этой связи, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один вход переключающего средства является присоединяемым, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, по меньшей мере к одному выходу, предназначенному для блока цилиндров. В таком случае можно, чтобы пропускная способность по охлаждающей жидкости через блок цилиндров управлялась, то есть, понижалась, повышалась и прекращалась, посредством переключающего средства.
Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства предназначен для головки блока цилиндров.
Головка блока цилиндров является термически выше нагруженной, чем блок, так как, в противоположность блоку цилиндров, головка имеет меньшую массу компонентов, оборудована проводящими отработавшие газы магистралями, и раскаленные отработавшие газы дольше сталкиваются со стенками камер сгорания, встроенных в головку.
Наддув двигателя внутреннего сгорания и встраивание выпускного коллектора в головку дополнительно повышают тепловую нагрузку.
После холодного запуска, однако, может быть полезным выводить из работы охлаждение головки блока цилиндров, то есть, полностью прекращать, то есть блокировать, поток охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров, посредством переключающего средства, по меньшей мере одного выхода предназначенного для головки блока цилиндров.
В этой связи, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один вход переключающего средства является присоединяемым, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, по меньшей мере к одному выходу, предназначенному для головки блока цилиндров.
Как уже дополнительно упомянуто выше в отношении блока цилиндров, намерение в данном случае также состоит в том, чтобы по меньшей мере один вход переключающего средства был присоединяем, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, по меньшей мере к одному выходу, предназначенному для головки блока цилиндров. То есть, возможны варианты, в которых только один полый цилиндр должен поворачиваться, для того чтобы давать возможность потока охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров, но другой полый цилиндр остается в своем теперешнем положении и не должен поворачиваться, в частности, полезные при использовании переключающего средства согласно изобретению. В этой связи, может быть полезным, если один полый цилиндр или оба полых цилиндра имеет или имеют, на отдельной окружности, многочисленные отверстия вдоль своей продольной оси, при этом, отверстия предпочтительно выстроены в линию друг с другом по окружности. На упомянутой отдельной окружности, полый цилиндр, в таком случае, в сущности постоянно открывает вход, из условия чтобы поворачивание другого полого цилиндра было достаточным для присоединения входа к выходу, так чтобы текла охлаждающая жидкость.
По причине, изложенной выше, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один полый цилиндр имеет, на отдельной окружности, многочисленные отверстия вдоль оси поворота, при этом, отверстия выстроены в линию по окружности.
Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых оба полых цилиндра имеют, на отдельной окружности, многочисленные отверстия вдоль оси поворота, какие отверстия выстроены в линию по окружности, при этом, отдельная окружность первого полого цилиндра и отдельная окружность второго полого цилиндра расположены на определенном расстоянии вдоль оси поворота.
Два варианта осуществления, приведенных выше, будут описаны и разъяснены вместе с фигурами.
В дополнение к контурам циркуляции охлаждающей жидкости для головки блока цилиндров и блока цилиндров, можно, чтобы дополнительные контуры циркуляции охлаждающей жидкости управлялись посредством переключающего средства, для каких дополнительных контуров циркуляции охлаждающей жидкости, должен быть предназначен по меньшей мере один выход переключающего средства. Упомянутые контуры циркуляции охлаждающей жидкости, в таком случае, управляются, в частности, вводятся в действие и выводятся из работы, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра. Например, можно, чтобы система охлаждения наддувочного воздуха, система охлаждения системы рециркуляции отработавших газов, приводимого в действие охлаждающей жидкостью внутреннего отопителя транспортного средства, приводимого в действие охлаждающей жидкостью масляного радиатора и/или турбонагнетателя с приводом от отработавших газов с жидкостным охлаждением управлялись посредством переключающего средства.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к магистрали рециркуляции.
Здесь, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один вход переключающего средства является присоединяемым, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, к магистрали рециркуляции.
Подобным образом, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к перепускной магистрали.
Здесь, полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере один вход переключающего средства является присоединяемым, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, к перепускной магистрали.
Тепло, поглощенное охлаждающей жидкостью, может отводиться из охлаждающей жидкости в теплообменнике магистрали рециркуляции или, иначе, охлаждающая жидкость проводится, с помощью перепускной магистрали, мимо теплообменника прямо на входную сторону контура циркуляции охлаждающей жидкости, например, во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания, в частности, после холодного запуска. Пропорциональное распределение может осуществляться подобным образом.
В случае двигателей внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к магистрали рециркуляции, полезны варианты осуществления, в которых переключающее средство может, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, перемещаться в положение аварийной эксплуатации, в котором по меньшей мере один вход переключающего средства присоединен к меньшей мере одному выходу, предназначенному для блока цилиндров, и по меньшей мере к одному выходу, присоединенному к магистрали рециркуляции, переключающего средства.
В случае двигателей внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к магистрали рециркуляции, также полезны варианты осуществления, в которых переключающее средство может, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, перемещаться в положение аварийной эксплуатации, в котором по меньшей мере один вход переключающего средства присоединен по меньшей мере к одному выходу, который присоединен к магистрали рециркуляции, переключающего средства.
Магистраль рециркуляции подает охлаждающую жидкость в головку блока цилиндров, если уместно, в головку блока цилиндров и блок цилиндров, при этом, тепло отводится из охлаждающей жидкости заблаговременно в теплообменнике. Поэтому, два варианта осуществления или положения переключения, приведенные выше, в частности пригодны в качестве положения аварийной эксплуатации, в котором гарантировано охлаждение головки блока цилиндров и блока цилиндров.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых переключающее средство может, посредством поворота по меньшей мере одного полого цилиндра, перемещаться в нерабочее положение, в котором по меньшей мере один вход переключающего средства отделен от по меньшей мере трех выходов переключающего средства. В нерабочем положении, жидкостное охлаждение двигателя внутреннего сгорания полностью выведено из работы.
В случае двигателей внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к перепускной магистрали, полезны варианты осуществления, в которых переключающее средство может, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, перемещаться в первое рабочее положение, в котором по меньшей мере один вход переключающего средства отделен от по меньшей мере одного выхода, предназначенного для блока цилиндров, и присоединен по меньшей мере к одному выходу, присоединенному к перепускной магистрали, переключающего средства. Первое рабочее положение, например, пригодно для фазы прогрева. При дальнейшем ходе нагревания двигателя внутреннего сгорания, в таком случае, было бы возможным, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, чтобы дополнительно открывался по меньшей мере один выход, предназначенный для блока цилиндров.
В случае двигателей внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один выход переключающего средства присоединен к магистрали рециркуляции, также полезны варианты осуществления, в которых переключающее средство может, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, перемещаться во второе рабочее положение, в котором по меньшей мере один вход переключающего средства отделен от по меньшей мере одного выхода, предназначенного для блока цилиндров, и присоединен по меньшей мере к одному выходу, присоединенному к магистрали рециркуляции, переключающего средства. Второе рабочее положение пригодно для фазы продвинутого прогрева и, например, может предполагаться после первого рабочего положения. При дальнейшем ходе нагревания двигателя внутреннего сгорания, в таком случае, было бы возможным, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, чтобы дополнительно открывался по меньшей мере один выход, предназначенный для блока цилиндров.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере два выхода предназначены для блока цилиндров.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых по меньшей мере два выхода предназначены для магистрали рециркуляции.
В случае двигателей внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере два выхода предназначены для блока цилиндров и/или магистрали рециркуляции, полезны варианты осуществления, в которых по меньшей мере два выхода расположены на определенном расстоянии друг от друга по оси поворота полых цилиндров.
Предоставление более чем одного выхода для компонента, который должен охлаждаться, или для тракта охлаждающей жидкости, дает определенный уровень избыточности. Возможности или положения настройки, дополнительно создаваемые таким образом, делают переключающее средство и, таким образом, жидкостное охлаждение менее восприимчивым к неисправностям.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых исполнительный механизм, который имеет реагирующий на температуру элемент, на который наталкивается охлаждающая жидкость, предусмотрен в качестве регулировочного устройства для поворачивания полого цилиндра, при этом, полый цилиндр является поворачиваемым в качестве функции температуры охлаждающей жидкости на элементе. Реагирующий на температуру элемент, например, может расширяться с ростом температуры и вновь сжиматься с падением температуры, и, поступая таким образом, поворачивать полый цилиндр. Восстанавливающий элемент, такой как пружина, должен быть предусмотрен, если уместно. Поворачивание полого цилиндра выполняется автоматически управляемым образом.
Также полезны варианты осуществления, в которых исполнительный механизм с вакуумным приводом предусмотрен в качестве регулировочного устройства для поворачивания полого цилиндра, при этом, полый цилиндр управляется в качестве функции отрицательного давления при разрежении.
Подобным образом, полезны варианты осуществления, в которых электрическое регулировочное устройство предусмотрено для поворачивания полого цилиндра. Здесь, поворачивание полого цилиндра выполняется не автоматически, но, скорее, целевым образом, например, посредством контроллера двигателя.
Поэтому, также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых контроллер двигателя предусмотрен для управления регулировочным устройством.
Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в которых предусмотрен исполнительный механизм, посредством которого полый цилиндр может, в случае неисправности, переводиться в положение аварийной эксплуатации.
Вторая дополнительная задача, на которой основано изобретение, в особенности, задача конкретизации способа для управления переключающим средством двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением описанного выше типа, достигается посредством способа, в котором зависящее от необходимости управление жидкостным охлаждением осуществляется посредством независимого поворачивания двух полых цилиндров средством исполнительного механизма.
То, что было изложено в связи с двигателем внутреннего сгорания согласно изобретению, подобным образом применяется к способу согласно изобретению.
Полезны варианты способа, в которых, в случае неисправности, переключающее средство перемещается, посредством поворачивания по меньшей мере одного полого цилиндра, в положение аварийной эксплуатации.
Изобретение будет подробнее описано ниже на основе примерного варианта осуществления согласно фигурам 1a, 1b, 1c и 2. На фигурах:
фиг. 1a схематически показывает развернутый вид внутренней поверхности корпуса переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением,
фиг. 1b схематически показывает развернутый вид внешней поверхности второго полого цилиндра переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением,
фиг. 1c схематически показывает развернутый вид внешней поверхности первого полого цилиндра переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, и
фиг. 2 показывает развернутые виды, проиллюстрированные на фиг. 1a, 1b и 1c в комбинации друг с другом в положении аварийной эксплуатации переключающего средства.
Фиг. 1a схематически показывает развернутый вид внутренней поверхности корпуса переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Направление поворачивания полых цилиндров указано справа двойной стрелкой. Поворачивание полого цилиндра приравнивается смещению развернутого вида внутренней поверхности по двойной стрелке. Вдоль оси поворота полого цилиндра, которая проходит перпендикулярно двойной стрелке, выходы 6a, 6b, 6c, 6d, 6e скомпонованы в пять рядов, то есть, в пяти столбцах 1, 2, 3, 4, 5. Каждый столбец продолжается на отдельной окружности внутренней поверхности корпуса.
Выход 6a, предназначенный для блока цилиндров, переключающего средства предусмотрен в первом столбце 1, а также в пятом столбце 5. В третьем столбце 3 скомпонованы три выхода 6b, предназначенные для головки блока цилиндров, при этом, выход 6c, предназначенный для головки блока цилиндров присоединен к магистрали рециркуляции, с помощью которой охлаждающая жидкость может проводиться через теплообменник, и один выход 6d, предназначенный для головки блока цилиндров, присоединен к перепускной магистрали, которая обходит теплообменник. Второй выход 6b, 6c, который предназначен для головки блока цилиндров, и который присоединен к магистрали рециркуляции, расположенный в четвертом столбце 4. Внутренний отопитель транспортного средства может снабжаться охлаждающей жидкостью через выход 6e, расположенный во втором столбце 2.
Фиг. 1b схематически показывает развернутый вид внешней поверхности второго полого цилиндра переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Второй полый цилиндр имеет множество отверстий 8. Многочисленные отверстия 8 продолжаются во втором столбце 2 и в пятом столбце 5, при этом, отверстия 8 выстроены в линию друг с другом по окружности. На этих отдельных окружностях, второй полый цилиндр, в сущности, постоянно открывает вход переключающего средства, из условия чтобы поворачивания первого полого цилиндра было достаточно для присоединения входа переключающего средства к выходу 6a, который расположен в пятом столбце 5, и который предназначен для блока цилиндров, и/или к выходу 6e, который расположен во втором столбце 2, и который предназначен для внутреннего отопителя транспортного средства.
В противоположность, в каждом случае, только одно отверстие 8 предусмотрено в первом столбце 1 и в четвертом столбце 4. Только один зазор расположен в третьем столбце 3.
Фиг.1c схематически показывает развернутый вид внешней поверхности первого полого цилиндра переключающего средства по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Тогда как второй полый цилиндр имеет в каждом случае только одно отверстие 8 в первом столбце 1 и в четвертом столбце 4, в первом полом цилиндре имеет место, что многочисленные отверстия 7 продолжаются в первом и четвертом столбцах 1, 4, какие отверстия выстроены в линию друг с другом по окружности без зазоров. На этих отдельных окружностях, первый полый цилиндр, в сущности, постоянно открывает вход переключающего средства, из условия чтобы поворачивания первого полого цилиндра было достаточно для присоединения входа переключающего средства к выходу 6a, который расположен в первом столбце 1, и который предназначен для блока цилиндров, и/или к выходу 6b, 6c, который расположен в четвертом столбце 4, и который предназначен для головки блока цилиндров и к магистрали рециркуляции.
В противоположность, в каждом случае, только одно отверстие 7 предусмотрено в третьем столбце 3 и в пятом столбце 5.
Фиг. 2 показывает развернутые виды, проиллюстрированные на фиг. 1a, 1b и 1c в комбинации друг с другом в положении аварийной эксплуатации переключающего средства.
В положении аварийной эксплуатации, переключающее средство открывает выход 6a, предусмотренный в первом столбце 1, а также выход 6a, предусмотренный в пятом столбце 5, упомянутые выходы являются предназначенными для блока цилиндров, из условия чтобы охлаждающая жидкость текла через блок. Более того, выходы 6b, 6c, предназначенные для головки блока цилиндров и для магистрали рециркуляции, из третьего и четвертого столбцов 3, 4, открыты, из условия чтобы охлаждающая жидкость циркулировала через головку блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. В положении аварийной эксплуатации, тепло отводится из охлаждающей жидкости в теплообменнике магистрали рециркуляции.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1 Первый столбец
2 Второй столбец
3 Третий столбец
4 Четвертый столбец
5 Пятый столбец
6a Выход, предназначенный для блока цилиндров, селекторного направляющего устройства
6b Выход, предназначенный для головки блока цилиндров, селекторного направляющего устройства
6c Выход, предназначенный для магистрали рециркуляции, селекторного направляющего устройства
6d Выход, предназначенный для перепускной магистрали, селекторного направляющего устройства
6e Выход, предназначенный для отопителя внутреннего отделения транспортного средства, селекторного направляющего устройства
7 Отверстие на внешней поверхности первого полого цилиндра
8 Отверстие на внешней поверхности второго полого цилиндра