ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ВОДЯНОЙ БАК СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE COOLING SYSTEM AUXILIARY WATER TANK

Область техники
Настоящее изобретение относится к области техники двигателей, в частности к вспомогательному водяному баку для системы охлаждения двигателя и системе охлаждения двигателя.
Уровень техники
Функцией системы охлаждения двигателя является частичное поглощение тепла, производимого двигателем, своевременное выделение тепла во время работы двигателя и таким образом охлаждение компонентов двигателя соответствующим образом для поддержания работы двигателя в надлежащих температурных пределах.
Обычно, система охлаждения двигателя содержит радиатор (обычно также известный как водяной бак), водяной насос, вентилятор, термостат, температурный датчик и кожух водяного охлаждения и т.д. При работе двигателя хладагент в системе охлаждения двигателя подвергается нагреванию и увеличению в объеме; после остановки двигателя, хладагент в системе охлаждения двигателя остывает и уменьшается в объеме. Для приспособления к изменяемому объему хладагента в системе охлаждения двигателя, в системе охлаждения двигателя обычно дополнительно устанавливают вспомогательный водяной бак (обычно также известный как расширительный водяной бак), который сообщается с радиатором.
В частности, по мере того как хладагент в системе охлаждения двигателя увеличивается в объеме, часть хладагента будет перемещаться во вспомогательный водяной бак и удерживается там; по мере остывания хладагента, хладагент во вспомогательном водяном баке автоматически будет перемещаться назад к радиатору, чтобы пополнить радиатор хладагентом. При необходимости пополнения хладагента в системе охлаждения двигателя, обеспечена возможность введения некоторого количества хладагента во вспомогательный водяной бак.
На фиг.1 представлено схематическое изображение системы охлаждения двигателя; система содержит традиционной вспомогательный водяной бак. Система охлаждения двигателя содержит: двигатель 1, радиатор 2, вспомогательный водяной бак 3, причем двигатель 1 содержит водовпускное отверстие 11 двигателя, водовыпускное отверстие 12 двигателя и газовыпускное отверстие 13 двигателя; радиатор 2 содержит водовпускное отверстие 21 радиатора, водовыпускное отверстие 22 радиатора и газовыпускное отверстие 23 радиатора; вспомогательный водяной бак 3 содержит отверстие 31 для ввода воды, водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака и отверстие для отвода газа 33 вспомогательного водяного бака; водовпускное отверстие 11 двигателя сообщается с водовыпускным отверстием 32 вспомогательного водяного бака и водовыпускным отверстием 22 радиатора соответственно, водовыпускное отверстие 12 двигателя сообщается с водовпускным отверстием 21 радиатора, а отверстие для отвода газа 33 вспомогательного водяного бака 33 сообщается с газовыпускным отверстием 13 двигателя и газовыпускным отверстием 23 радиатора соответственно.
В системе охлаждения двигателя, показанной на фиг.1, обеспечено перемещение хладагента во вспомогательном водяном баке от водовыпускного отверстия 32 вспомогательного водяного бака через водовпускное отверстие 11 двигателя в охлаждающий трубопровод, выполненный в двигателе; более теплый хладагент в двигателе перемещается от водовыпускного отверстия 12 двигателя через водовпускное отверстие 21 радиатора в радиатор 2, в радиаторе 2 остужается до более низкой температуры, и, затем, по замкнутому контуру перемещается назад в двигатель от водовыпускного отверстия 22 радиатора через водовпускное отверстие 11 двигателя.
По мере нагревания и увеличения в объеме хладагента в системе охлаждения двигателя, он будет перемещаться назад во вспомогательный водяной бак 3 через водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака; таким образом, вспомогательный водяной бак 3 используют для удержания части хладагента.
Также при работе двигатель производит некоторое количество газа в хладагенте, так как хладагент в системе охлаждения подвергается нагреванию. Газ, произведенный (например, в радиаторе 2 и двигателе 1) хладагентом, перемещается через газовыпускное отверстие 23 радиатора и газовыпускное отверстие 13 двигателя соответственно в отверстие для отвода газа 33 вспомогательного водяного бака и затем выводится во внешнюю среду через отверстие 31 для ввода воды вспомогательного водяного бака 3.
Из приведенного выше анализа следует, что вспомогательный водяной бак 3 системы охлаждения двигателя не только удерживает часть хладагента системы охлаждения, но также, по меньшей мере, частично удерживает газ из двигателя 1 и радиатора 2, так как вспомогательный водяной бак 3 берет на себя функцию выведения газа под давлением.
Сейчас большинство вспомогательных водяных баков в существующих системах охлаждения двигателей являются однокамерными вспомогательными водяными баками. Другими словами, такой вспомогательный водяной бак содержит только одну камеру, следовательно, хладагент, удерживаемый во вспомогательном водяном баке, находится в одной камере с газом из системы охлаждения.
Недостатки таких традиционных вспомогательных водяных баков заключаются в том, что: во-первых, после проникновения газа из двигателя и радиатора во вспомогательный водяной бак, он создает увеличенное давление во вспомогательном водяном баке, что таким образом неблагоприятно влияет на удаление газа, произведенного в двигателе и радиаторе хладагентом, в силу того, что вспомогательный водяной бак выполнен обычно в виде закрытой камеры, за исключением момента введения в него хладагента (например, воды); во-вторых, газ из двигателя и радиатора несет с собой тепло во вспомогательный водяной бак, и это тепло не только создает увеличенное давление во вспомогательном водяном баке и неблагоприятно влияет на удаление газа, произведенного в двигателе и радиаторе хладагентом, но и вызывает повышение температуры хладагента, удерживаемого во вспомогательном водяном баке, таким образом увеличивая тепловую нагрузку всей системы охлаждения двигателя.
Следовательно, требуется техническая схема, способная преодолеть вышеуказанные недостатки.
Раскрытие изобретения
Для преодоления недостатка, связанного с тем, что газ и жидкость находятся в одной камере в традиционных вспомогательных водяных баках, настоящее изобретение обеспечивает вспомогательный водяной бак и систему охлаждения двигателя, выполненные с возможностью отделения канала перемещения газа от канала перемещения жидкости.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, настоящее изобретение предлагает вспомогательный водяной бак для системы охлаждения двигателя, который содержит корпус бака, задающий камеру с отверстием для ввода воды, водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака и газовпускное отверстие вспомогательного водяного бака, расположенное на корпусе бака, причем отверстие для ввода воды и водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака сообщаются с камерой соответственно. Вспомогательный водяной бак дополнительно содержит газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака, причем газовпускное отверстие вспомогательного водяного бака и газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака сообщаются друг с другом через канал выхлопных газов вспомогательного водяного бака, а канал выхлопных газов вспомогательного водяного бака не сообщается с камерой.
В другом аспекте настоящего изобретения, предложена система охлаждения двигателя, которая содержит:
двигатель, который содержит водовпускное отверстие двигателя, водовыпускное отверстие двигателя и газовыпускное отверстие двигателя;
радиатор, который содержит водовпускное отверстие радиатора, водовыпускное отверстие радиатора и газовыпускное отверстие радиатора; и
вспомогательный водяной бак, который является вспомогательным водяным баком, предложенным в первом аспекте настоящего изобретения, причем водовпускное отверстие двигателя сообщается с водовыпускным отверстием вспомогательного водяного бака и водовыпускным отверстием радиатора соответственно, водовыпускное отверстие двигателя сообщается с водовпускным отверстием радиатора, а газовпускное отверстие вспомогательного водяного бака сообщается с газовыпускным отверстием двигателя и газовыпускным отверстием радиатора соответственно.
В соответствии с предложенными вспомогательным водяным баком и системой охлаждения двигателя, благодаря отделению канала выхлопных газов вспомогательного водяного бака от камеры т.е. установки отдельного трубопровода для отвода газа, канал перемещения газа и канал перемещения жидкости в системе охлаждения отделены друг от друга, для того, чтобы газ из системы охлаждения двигателя, например двигателя или радиатора, не смешивался с хладагентом во вспомогательном водяном баке, и, таким образом, были достигнуты цели настоящего изобретения.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит первый клапан, который расположен на газовыпускном отверстии вспомогательного водяного бака и выполнен с возможностью включения или выключения при необходимости, в зависимости от давления газа в канале выхлопных газов вспомогательного водяного бака.
В предпочтительном варианте реализации, первый клапан является двухходовым клапаном, обеспечивающим возможность выхода газа из канала выхлопных газов вспомогательного водяного бака через газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака, и впуска газа в канал выхлопных газов вспомогательного водяного бака через газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит газовую камеру и крышку при этом газовая камера расположена в канале выхлопных газов вспомогательного водяного бака, газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака расположено на газовой камере, а крышка установлена на корпусе бака, и выполнена с возможностью открытия или закрытия газовой камеры.
В предпочтительном варианте реализации, крышка установлена на дне корпуса бака.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит перегородку и дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака, причем перегородка содержит вентиляционные отверстия, и расположена в камере, и разделяет камеру на верхнюю камеру и нижнюю камеру; дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака расположено на корпусе бака и сообщается с верхней камерой; а отверстие для ввода воды, и водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака сообщаются с нижней камерой.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит второй клапан, расположенный на дополнительном газовыпускном отверстии вспомогательного водяного бака и выполнен с возможностью включения и выключения при необходимости, в зависимости от давления газа в верхней камере.
В предпочтительном варианте реализации, второй клапан является двухходовым клапаном, обеспечивающим возможность выхода газа из верхней камеры через дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака и впуска его в верхнюю камеру через дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака.
В предпочтительном варианте реализации, дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака расположено на верхней части верхней камеры.
В предпочтительном варианте реализации, внутренняя стена верхней камеры содержит направляющую поверхность, которая обеспечивает непрерывное и плавное направление газа под давлением от нижней камеры к дополнительному газовыпускному отверстию вспомогательного водяного бака.
В предпочтительном варианте реализации, отверстие для ввода воды расположено в высшей точке нижней камеры.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит крышку отверстия для ввода воды, установленную на отверстии для ввода воды съемным образом.
В предпочтительном варианте реализации, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит направляющее поток устройство, которое содержит извилистый канал для направления потока и расположено в нижней камере; причем один конец извилистого канала для направления потока сообщается с нижней камерой, а другой конец извилистого канала для направления потока сообщается с водовыпускным отверстием вспомогательного водяного бака.
В предпочтительном варианте реализации, водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака расположено на дне нижней камеры.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение традиционной системы охлаждения двигателя; и
на фиг.2 представлено схематическое изображение дополнительного водяного бака согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
В нижеследующем описании будут подробно описаны варианты реализации настоящего изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг.2, вспомогательный водяной бак для системы охлаждения двигателя, предложенный в настоящем варианте реализации изобретения, содержит корпус 200 бака, задающий камеру 100 с отверстием 31 для ввода воды, водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака и газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака, расположенное на корпусе 200 бака, при этом отверстие 31 для ввода воды и водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака сообщаются с камерой 100 соответственно; причем вспомогательный водяной бак дополнительно содержит газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака, газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака и газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака сообщаются друг с другом посредством канала 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, а канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака не сообщается с камерой 100.
Как указано выше, вспомогательный водяной бак выполнен с возможностью приспособления к измененяемому объему хладагента в системе охлаждения двигателя; по мере увеличения в объеме хладагента в системе охлаждения двигателя, часть хладагента будет перемещаться во вспомогательный водяной бак, где будет удерживаться; по мере остужения хладагента, хладагент во вспомогательном водяном баке автоматически будет перемещаться к радиатору, для пополнения хладагента в радиаторе. При необходимости пополнения хладагента в системе охлаждения двигателя, обеспечена возможность введения некоторого количества хладагента во вспомогательный водяной бак.
Вспомогательный водяной бак содержит корпус 200 бака, который составляет основной контур вспомогательного водяного бака. В различных вариантах реализации настоящего изобретения, форма и объем корпуса 200 бака могут быть выбраны в соответствии со специфики применения, при условии, что корпус 200 бака формирует камеру 100 внутри, и подходит для системы охлаждения двигателя. Корпус 200 бака обычно изготавливают из металлического материала, такого как чугун или алюминиевый сплав и т.д. Конечно, корпус 200 бака также может быть изготовлен из любого другого подходящего материала, такого как конструкционная пластмасса.
Корпус 200 бака задает камеру 100 внутри, которая выполнена по меньшей мере для удержания хладагента (например, воды) в системе охлаждения двигателя. Вместимость камеры 100 обычно зависит от объема корпуса 200 бака, который может быть выбран в соответствии с типом и рабочим объемом двигателя. Корпус 200 бака может быть выполнен как цельным, так и сборным, также специалистами в данной области техники может быть разработан и выбран специальный тип бака, подходящий для конкретного применения.
Корпус 200 бака содержит отверстие 31 для ввода воды, водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака и газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака, причем отверстие 31 для ввода воды и водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака сообщаются с камерой 100 соответственно. При необходимости пополнения хладагента во вспомогательном водяном баке, обеспечена возможность введения оператором хладагента через отверстие 31 для ввода воды в камеру 100 вспомогательного водяного бака, для пополнения или замены хладагента в системе охлаждения двигателя. Отверстие 31 для ввода воды обычно расположено на верхней части корпуса 200 бака. Хладагент во вспомогательном водяном баке направляют к необходимым деталям (например, к двигателю) через водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака. Газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака служит для сообщения с отверстием для отвода газа в системе охлаждения двигателя, для обеспечения возможности прима газа от, например, двигателя 1 и/или радиатора 2.
Также вспомогательный водяной бак, предложенный в настоящем варианте реализации изобретения, также содержит газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака, причем газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака и газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака сообщаются друг с другом посредством канала 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, а канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака не сообщается с камерой 100. Другими словами, канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака используют как канал перемещения газа для системы охлаждения двигателя во вспомогательном водяном баке, в то время как отверстие 31 для ввода воды, камера 100, и водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака используют как канал перемещения хладагента для системы охлаждения двигателя во вспомогательном водяном баке; так как эти два канала не имеют сообщения друг с другом, во вспомогательном водяном баке, предложенном в настоящем варианте реализации изобретения, газ из двигателя 1 и/или радиатора 2 не будет вступать в контакт с хладагентом, и, таким образом, не будет смешиваться с хладагентом.
В результате во вспомогательном водяном баке, предложенном в настоящем варианте реализации изобретения, не произойдет увеличение давления или увеличение температуры хладагента, так как вспомогательный водяной бак (в целом) не будет подвергаться воздействию горячего газа из, например, двигателя 1 и/или радиатора 2.
Обычно газ, например, от двигателя 1 и/или радиатора 2 имеет сравнительно высокую температуру и давление. При нагревании хладагента в системе охлаждения двигателя и выделении газа, газ поступает в канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака через газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака, и таким образом обеспечена возможность его вывода в окружающую среду через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака.
Предпочтительно, для управления выведением газа через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака, и следовательно управления давлением в системе охлаждения двигателя, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит первый клапан 204, расположенный на газовыпускном отверстии 202 вспомогательного водяного бака, который выполнен с возможностью включения или выключения при необходимости, в зависимости от давления газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака.
В случае если первый клапан 204 расположен на газовыпускном отверстии 202 вспомогательного водяного бака, газ в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака не сможет свободно выходить из вспомогательного водяного бака; наоборот, первый клапан 204 будет управлять выходом газа. То есть если давление газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака ниже предварительно заданной величины, то первый клапан 204 удерживают в закрытом положении (ВЫКЛЮЧЕНО) и не впускают газ в канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака для вывода в окружающую среду; если давление газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака не уступает предварительно заданной величину, то первый клапан 204 переводят в открытое положение (ВКЛЮЧЕНО) и, таким образом, впускают газ в канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака для вывода в окружающую среду через первый клапан 204.
Таким образом, благодаря первому клапану 204, обеспечена возможность поддержания величины давления в трубопроводе системы охлаждения в допустимых пределах и таким образом предпочтительным для циркуляции хладагента в трубопроводе системы охлаждения и поддержания системы охлаждения двигателя в правильном и надежном рабочем состоянии.
Более того, первый клапан 204 также полезен для предотвращения проникновения различных инородных тел или пыли в трубопровод системы охлаждения через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака и таким образом предотвращения загрязнения жидкости в системе охлаждения инородными телами или пылью.
Первый клапан 204 может быть любым обычным газорегулирующим клапаном, таким как различные электропневматические клапаны. Либо он может быть выполнен с обычной герметизирующей крышкой, известной из области техники сосудов высокого давления.
Более предпочтительно, первый клапан 204 может быть двухходовым клапаном, который обеспечивает возможность выхода газа из канала 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака (если давление газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака превосходит предварительно заданную величину) и впуска газа в канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака (если разряжение газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака превосходит предварительно заданную величину), и, таким образом, обеспечена возможность поддержания уровня давления в системе охлаждения двигателя в допустимых пределах.
Предпочтительно, вспомогательный водяной бак также содержит газовую камеру 205 и крышку 206, причем газовая камера 205 расположена в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака расположено на газовой камере 205, а крышка 206 установлена на корпусе 200 бака (подвижным или съемным образом), и выполнена с возможностью открытия или закрытия газовой камеры 205.
Как показано на фиг.2, газовая камера 205 является камерой, сформированной в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, с относительно большим сечением для проходящего насквозь потока. После проникновения газа в канал 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, газ переместится в газовую камеру 205; благодаря относительно большому объему газовой камеры 205 по меньшей мере часть газа останется в газовой камере 205. Благодаря тому, что газовая камера 205 расположена в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, обеспечена возможность накопления потока газа в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, во избежание ударной нагрузки на трубопровод системы охлаждения двигателя. В случае наличия первого клапана 204, обеспечено избегание ударной нагрузки на первый клапан 204.
Газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака расположено на газовой камере 205, то есть газ в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака сначала попадает в газовую камеру 205, до того, как его выводят через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака. Таким образом, когда газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака находится в открытом состоянии (ВКЛЮЧЕНО), обеспечено мгновенное выведение газа в газовой камере 205 в окружающую среду через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака. В случае расположения первого клапана 204 на газовыпускном отверстии 202 вспомогательного водяного бака, первый клапан 204 переключают из закрытого положения в открытое, когда давление газа в газовой камере 205 достигает предварительно заданной величины, и, таким образом, выводят газ из вспомогательного водяного бака.
Так как газ в канале 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака исходит от хладагента, газ из, например, двигателя 1 и/или радиатора 2 обычно содержит пар. После эксплуатации вспомогательного водяного бака на протяжении определенного времени, в газовой камере 205, примыкающей к газовыпускному отверстию 202 вспомогательного водяного бака, может накапливаться вода, что влияет на степень легкости выведения газа через газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака.
Таким образом, предпочтительно, для своевременного выведения накопленной воды, на корпусе 200 бака подвижным или съемным образом устанавливают крышку 206, для открытия или закрытия газовой камеры 205. Таким образом, после эксплуатации вспомогательного водяного бака на протяжении определенного времени, обеспечена возможность открытия крышки 206 для спуска или извлечения накопленной воды, накопленной в газовой камере 205, и, таким образом, поддержания эффективности вывода газовыпускного отверстия 202 вспомогательного водяного бака.
Возможно установить крышку 206 на корпусе 200 бака подвижным или съемным образом различными способами. Например, крышку 206 возможно шарнирно прикрепить к корпусу 200 бака, или установить на корпусе 200 бака посредством фиксирующих средств, таких как болты.
Предпочтительно, крышка 206 установлена на дне корпуса 200 бака, как показано на фиг.2. В такой конструкции отверстие газовой камеры 205 закрытое крышкой 206 направлено вниз; таким образом, при открытии крышки 206, жидкость, накопленная в газовой камере 205, вытекает естественно под воздействием гравитации.
Приведенное выше описание, в основном, описывает канал перемещения газа во вспомогательном водяном баке, предложенном в настоящем варианте реализации изобретения. В нижеследующем описании более подробно будет описан канал перемещения жидкости во вспомогательном водяном баке со ссылкой на фиг.2; в частности, более подробно будут описаны характеристики канала перемещения жидкости в камере 100 во вспомогательном водяном баке.
Как показано на фиг.2, вспомогательный водяной бак также содержит перегородку 215 и дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, причем перегородка 215 содержит вентиляционные отверстия 208, расположена в камере 100 и разделяет камеру 100 на верхнюю камеру 209 и нижнюю камеру 210; дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака расположено на корпусе 200 бака и сообщается с верхней камерой 209; а отверстие 31 для ввода воды и водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака сообщаются с нижней камерой 210.
Перегородку 215 с вентиляционными отверстиями 208 обычно располагают горизонтально в камере 100 и, таким образом, разделяют камеру 100 на верхнюю камеру 209 и нижнюю камеру 210. Более того, корпус 200 бака дополнительно содержит дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, которое сообщается с верхней камерой 209. Нижнюю камеру 210 вспомогательного водяного бака обычно используют для удержания хладагента.
Во время работы двигателя по меньшей мере часть тепла, генерируемого двигателем, неизбежно передается хладагенту во вспомогательном водяном баке. Следовательно, в камере 100 вспомогательного водяного возникает пар под давлением. Таким образом, пар под давлением, производимый хладагентом в нижней камере 210, проходит через вентиляционные отверстия 208 на перегородке 215 в верхнюю камеру 209 и создает увеличенное давление в верхней камере 209.
Однако в вышеописанной конструкции, предложенной в настоящем варианте реализации изобретения, обеспечено выведение проходящего в верхнюю камеру 209 пара под давлением из вспомогательного водяного бака через дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, которое сообщается с верхней камерой 209; таким образом, конструкция обеспечивает предотвращение избыточного давления в верхней камере 209 и поддержание уровня давления в верхней камере 209 в допустимых пределах.
При необходимости пополнения хладагента, обеспечена возможность введения хладагента во вспомогательный водяной бак через отверстие 31 для ввода воды, которое сообщается с нижней камерой 210. Так как водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака сообщается с нижней камерой 210, обеспечена возможность вытекания хладагента, удерживаемого в нижней камере 210, через водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака, и проникновение его в циркуляционный трубопровод системы охлаждения двигателя.
Предпочтительно, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит второй клапан (не показан), расположенный на дополнительном газовыпускном отверстии 207 вспомогательного водяного бака и выполненный с возможностью включения или выключения при необходимости, в зависимости от давления газа в верхней камере 209.
В случае наличия второго клапана, если давление газа в верхней камере 209 ниже предварительно заданной величины, то второй клапан закрывают для предотвращения вытекания газа, находящегося в верхней камере 209, из верхней камеры 209; если давление газа в верхней камере 209 равняется или превосходит предварительно заданную величину, то второй клапан будет открывают и, таким образом, позволяют газу в верхней камере 209 вытекать через второй клапан. Следовательно, при наличии второго клапана, обеспечена возможность управления уровнем давления в верхней камере 209 камеры 100 в допустимых пределах.
Второй клапан может быть любым обычным газорегулирующим клапаном, таким как различные электропневматические клапаны. Либо он может быть выполнен с обычной герметизирующей крышкой, известно из области техники сосудов высокого давления.
При эксплуатации двигателя хладагент нагревается и, следовательно, увеличивается в объеме; в результате уровень жидкости хладагента в нижней камере 210 поднимается. После остановки двигателя, уровень жидкости хладагента в нижней камере 210 падает. В результате изменения уровня жидкости хладагента в нижней камере 210 изменяется и объем верхней камеры 209, и, следовательно, давление газа в верхней камере изменяется соответственно (разумеется, на давление газа в верхней камере 209 также повлияет пар под давлением).
Таким образом, для приспособления к вышеупомянутому изменению давления в верхней камере 209, второй клапан, предпочтительно, выполняют двухходовым клапаном, обеспечивающим возможность вывода газа в верхней камере 209 через дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, и проникновения газа в верхнюю камеру 209 через дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака.
Таким образом, при создании разряжения в верхней камере 209, обеспечена возможность проникновения внешнего воздуха в верхнюю камеру 209 через второй клапан, для приспособления к условиям пониженного уровня хладагента в нижней камере 210.
Очевидно, что пар под давлением, производимый в верхней камере 209, всегда движется вверх. Следовательно, для того, чтобы содействовать вытеканию пара под давлением из вспомогательного водяного бака через дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака предпочтительно располагать на верхней части верхней камеры 209.
Для направления пара под давлением, производимого в верхней камере 209, внутренняя стена верхней камеры 209 предпочтительно содержит направляющую поверхность 216, которая обеспечивает непрерывное и плавное направление газа под давлением от нижней камеры 210 к дополнительному газовыпускному отверстию 207 вспомогательного водяного бака, как показано на фиг.2. Другими словами, газ под давлением из нижней камеры 210 не будет оставаться или накапливаться ни в одной области по пути в верхнюю камеру 209.
Например, направляющая поверхность 216 может быть наклонной скошенной поверхностью, или любой другой криволинейной поверхностью; она может быть расположена на верхней поверхности и/или на боковой поверхности внутренней стены верхней камеры 209, причем направляющая поверхность 216 должна обеспечивать предотвращение накопления газа в любой области в верхней камере 209, и направление газа к дополнительному газовыпускному отверстию 207 вспомогательного водяного бака.
При наличии направляющей поверхности 216 пар, производимый в верхней камере 209, будет двигаться по направлению вверх, вдоль направляющей поверхности 216 к дополнительному газовыпускному отверстию 207 вспомогательного водяного бака. Также, при наличии направляющей поверхности 216, пространство в верхней камере 209 не будет удерживать пар под давлением; следовательно, наличие направляющей поверхности 216 является преимущественным для вывода всего пара под давлением, и обеспечивает предотвращение накопления пара под давлением в верхней камере 209.
Предпочтительно, отверстие 31 для ввода воды расположено в высшей точке нижней камеры 210. Таким образом, обеспечена возможность достижения вводимым через отверстие 31 для ввода воды хладагентом наивысшего уровня в высшей точке нижней камеры 210, и, без перелива через перегородку 215, проникновения его в верхнюю камеру 209; такое расположение обеспечивает максимальное предотвращение проникновения жидкости в область движения потока газа (т.е. верхнюю камеру 209).
Предпочтительно, как представлено на фиг.2, вспомогательный водяной бак дополнительно содержит крышку 212 отверстия для ввода воды, установленную на отверстии 31 для ввода воды съемным образом. Крышку 212 отверстия для ввода воды обычно устанавливают на отверстии 31 для ввода воды. При необходимости ввода воды, обеспечена возможность открытия крышки 212 отверстия для ввода воды и последующего ввода вводы; после чего возможна повторная установка крышки 212 отверстия для ввода воды на отверстие 31 для ввода воды. Обеспечена возможность установки крышки 212 отверстия для ввода воды на отверстии 31 для ввода воды любым способом; например возможна ее установка посредством резьбового соединения.
После введения хладагента через отверстие 31 для ввода воды в камеру 100 (в нижнюю камеру 210, при ее наличии), хладагент удерживается в камере 100; впоследствии он проникает в циркуляционный трубопровод через водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака в процессе циркуляции хладагента.
С учетом того, что только что введенный в камеру 100 хладагент движется с относительно высокой скоростью, во избежание ударной нагрузки хладагента, движущегося с относительно высокой скоростью, на трубопровод циркуляции хладагента, предпочтительно, вспомогательный водяной бак также содержит направляющее поток устройство 213, расположенное в нижней камере 210; причем направляющее поток устройство 213 содержит извилистый канал 214 для направления потока, один конец которого сообщается с нижней камерой 210, а другой конец которого сообщается с водовыпускным отверстием 32 вспомогательного водяного бака.
При наличии направляющего поток устройства 213, которое содержит извилистый канал 214, ударная нагрузка, вызываемая хладагентом, только что введенным в камеру 100 и движущимся с относительно высокой скоростью, не сразу достигает водовыпускного отверстия 32 вспомогательного водяного бака; вместо этого, сначала нагрузке необходимо пройти через хладагент в извилистом канале 214, до того, как достичь водовыпускного отверстия 32 вспомогательного водяного бака. Несомненно, ударная нагрузка, вызываемая проникающим в камеру 100 хладагентом, будет значительно ослаблена в процессе прохождения через извилистый канал 214. Таким образом, при такой конструкции направляющего поток устройства 213, обеспечена возможность плавного и мягкого прохождения потока хладагента в систему охлаждения двигателя; и обеспечено избегания закупоривающего эффекта, возникающего в результате быстрого введения хладагента.
Также, даже в случае возникновения чрезмерной ударной нагрузки в хладагенте на двигатель или радиатор при работе транспортного средства, извилистый канал 214 направляющего поток устройства 213, в той или иной мере, обеспечивает предотвращение передачи ударной нагрузки хладагенту во вспомогательном водяном баке. Более того, извилистый канал 214 также обеспечивает предотвращение проникновения инородных тел из вспомогательного водяного бака в двигатель или радиатор.
Предпочтительно, водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака расположено на дне нижней камеры 210, для способствования вытеканию хладагента из вспомогательного водяного бака через водовыпускное отверстие 32 вспомогательного водяного бака.
Приведенное выше описание в основном описывает вспомогательный водяной бак, предложенный в настоящем варианте реализации изобретения. Во вспомогательном водяном баке обеспечена возможность избегания неблагоприятного воздействия газа, из например двигателя или радиатора, на вспомогательный водяной бак, указанная возможность достигнута посредством отделения канала 203 выхлопных газов вспомогательного водяного бака, который является каналом перемещения газа, от водовпускного отверстия 32, камеры 100 и водовыпускного отверстия 32 вспомогательного водяного бака, так как указанное отверстие 32 служит каналом перемещения хладагента, канал перемещения газа не имеет сообщения с каналом перемещения хладагента.
Дополнительно, во втором варианте реализации настоящего изобретения также предложена система охлаждения двигателя, которая содержит:
двигатель 1, который содержит водовпускное отверстие 11 двигателя, водовыпускное отверстие 12 двигателя и газовыпускное отверстие 13 двигателя;
радиатор 2, который содержит водовпускное отверстие 21 радиатора, водовыпускное отверстие 22 радиатора и газовыпускное отверстие 23 радиатора; и
вспомогательный водяной бак, который является вспомогательным водяным баком, предложенном в первом варианте реализации настоящего изобретения, причем
водовпускное отверстие 11 двигателя сообщается с водовыпускным отверстием 32 вспомогательного водяного бака и водовыпускным отверстием 22 радиатора соответственно, водовыпускное отверстие 12 двигателя сообщается с водовпускным отверстием 21 радиатора, а газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака сообщается с газовыпускным отверстием 13 двигателя и газовыпускным отверстием 23 радиатора соответственно.
В соответствии с предложенной во втором варианте реализации изобретения системой охлаждения двигателя, обычный вспомогательный водяной бак 3, показанный на фиг.1 может быть замещен вспомогательным водяным баком, показанным на фиг.2. Принцип работы системы охлаждения двигателя, предложенной в этом варианте реализации изобретения по сути не отличается от принципа работы обычной системы охлаждения двигателя, за исключением основного различия, которое заключается во вспомогательном водяном баке, предложенном в первом варианте реализации настоящего изобретения, т.е. газ, выведенный к газовпускному отверстию 201 вспомогательного водяного бака от газовыпускного отверстия 13 двигателя и газовыпускного отверстия 23 радиатора, не вступает в контакт с хладагентом во вспомогательном водяном баке.
Дополнительно, в третьем варианте реализации настоящего изобретения также предложена система охлаждения двигателя, которая содержит:
двигатель 1, который содержит водовпускное отверстие 11 двигателя, водовыпускное отверстие 12 двигателя и газовыпускное отверстие 13 двигателя;
радиатор 2, который содержит водовпускное отверстие 21 радиатора, водовыпускное отверстие 22 радиатора и газовыпускное отверстие 23 радиатора; и
вспомогательный водяной бак, который содержит корпус бака, задающий камеру с отверстием для ввода воды, и водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака, которое расположено на корпусе бака и имеет сообщение с камерой соответственно; и
трубопровод отвода газа, отделенный от вспомогательного водяного бака;
причем водовпускное отверстие 11 двигателя сообщается с водовыпускным отверстием вспомогательного водяного бака и водовыпускным отверстием 22 радиатора соответственно, водовыпускное отверстие 12 двигателя сообщается с водовпускным отверстием 21 радиатора, а трубопровод отвода газа сообщается с газовыпускным отверстием 13 двигателя и газовыпускным отверстием 23 радиатора соответственно.
В соответствии с предложенной системой охлаждения двигателя, газ, произведенный двигателем, и газ, произведенный радиатором, выводят через отдельный трубопровод отвода газа, и предотвращено его проникновение во вспомогательный водяной бак; в результате, газ не вступает в контакт с хладагентом во вспомогательном водяном баке. С помощью такого расположения цели настоящего изобретения также могут быть достигнуты.
Варианты реализации настоящего изобретения, приведенные выше в виде описания вспомогательного водяного бака и системы охлаждения двигателя, предложенных в настоящем изобретении, следует понимать как описательные и пояснительные, а не как создающее какие либо ограничения объему защиты настоящего изобретения. Например, отсутствуют ограничения на количество компонентов, указанных в технической схеме настоящего изобретения (например, газовыпускное отверстие 202 вспомогательного водяного бака, газовпускное отверстие 201 вспомогательного водяного бака, дополнительное газовыпускное отверстие 207 вспомогательного водяного бака, и т.д.), то есть при необходимости возможно расположение по меньшей мере по одному компоненту, по меньшей мере по два компонента, и т.д., при условии обеспечения достижения целей настоящего изобретения. Для системы охлаждения двигателя, предложенной в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, описаны только двигатель, радиатор и вспомогательный водяной бак, задействованные в этих вариантах реализации настоящего изобретения, в то время как описание других компонентов (например, водяного насоса) системы охлаждения двигателя не приведено или упрощено; однако, система охлаждения двигателя в настоящем изобретении не исключает установку этих широко известных компонентов. При необходимости сочетания описанных выше компонентов с настоящим изобретением, специалисты в данной области техники смогут сочетать их с настоящим изобретением с учетом компонентов, известных в существующих системах охлаждения двигателей, при условии возможности достижения целей настоящего изобретения.
Настоящее изобретение не ограничивается приведенным выше подробным описанием. Вышеуказанные признаки настоящего изобретения могут быть реализованы отдельно и/или в сочетании любым подходящим способом, без отклонения от сути настоящего изобретения, и, следовательно, различные усовершенствования, замены и вариации могут быть осуществлены на этой основе.
Не смотря на то, что настоящее изобретение было описано с использованием вариантов реализации, указанные варианты реализации не следует понимать как создающее какие либо ограничения объему защиты настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники легко смогут осуществить различные замены и усовершенствования вариантов реализации без отклонения от сути и объема настоящего изобретения. Таким образом, объем защиты настоящего изобретения определен только формулой изобретения.
Условные обозначения
Двигатель:
1
Радиатор:
2
Вспомогательный водяной бак:
3
Водовпускное отверстие двигателя:
11
Водовыпускное отверстие двигателя:
12
Газовыпускное отверстие двигателя:
13
Водовпускное отверстие радиатора:
21
Водовыпускное отверстие радиатора:
22
Газовыпускное отверстие радиатора:
23
Отверстие для ввода воды:
31
Водовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака:
32
Отверстие для отвода газа вспомогательного водяного бака:
33
Камера:
100
Корпус бака:
200
Газовпускное отверстие вспомогательного водяного бака:
201
Газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака:
202
Вспомогательный водяной бак канал выхлопных газов:
203
Первый клапан:
204
Газовая камера:
205
Крышка:
206
Дополнительное газовыпускное отверстие вспомогательного водяного бака:
207
Вентиляционное отверстие:
208
Верхняя камера:
209
Нижняя камера:
210
Крышка отверстия для ввода воды:
212
Направляющее поток устройство:
213
Направляющий поток канал:
214
Перегородка:
215
Направляющая поверхность:
216