СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ И ДВИГАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD AND DEVICE FOR CONTROL OVER COOLING AND ENGINE INCORPORATING SAID DEVICE

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления охлаждением с помощью конфигурации воздушного потока охлаждающего вентилятора транспортного средства. Кроме того, изобретение также относится к двигателю, содержащему указанное устройство для управления охлаждением.
Технология, по существу соответствующая указанной выше, уже известна. Для охлаждения жидкости радиатора и наддува воздуха охлаждающим вентилятором транспортного средства охлаждающий вентилятор размещается по касательной и, в подходящих случаях, выступающим из фиксированного кольца вентилятора для создания воздушного потока определенной конфигурации, что является условием умеренного обеспечения различных эксплуатационных условий; причем степень, в которой он обеспечивает различные эксплуатационные условия, может варьироваться. Это является негибким решением и не обеспечивает возможности контроля охлаждения согласно существующим эксплуатационным условиям, которые включают в себя изменяющиеся требования к охлаждению и зависят также от частоты вращения вентилятора и величины тяги, созданной движением транспортного средства. В этом отношении целью настоящего изобретения является создание относительно простого, недорогого и гибкого решения этой проблемы, позволяющего быстро и точно регулировать охлаждение в различных эксплуатационных условиях.
Указанная выше и другие цели достигаются посредством создания способа, устройства и двигателя, обладающих признаками независимых пунктов формулы изобретения. Другие преимущества раскрыты в вариантах реализации согласно соответствующим зависимым пунктам.
В частности, согласно первому объекту настоящего изобретения создан способ управления охлаждением с помощью конфигурации воздушного потока охлаждающего вентилятора транспортного средства, при котором, по меньшей мере, одно охлаждающее устройство, например, радиатор для радиаторной жидкости и охладитель для наддувочного воздуха для двигателя, охлаждается(охлаждаются) воздушным потоком, генерируемым, по меньшей мере, вентилятором, при этом согласно способу определяют конфигурацию воздушного потока с помощью степени выступания вентилятора из вентиляторного кольца, проходящего в периферийном направлении вентилятора, предпочтительно, сообщающегося посредством воздушного потока с кожухом вентилятора, причем в соответствии с потребностью осуществляют оптимизацию конфигурации воздушного потока, при которой регулируют степень выступания вентилятора из вентиляторного кольца посредством перемещения подвижной части вентиляторного кольца в осевом направлении вентилятора.
Предпочтительно, оптимизацию осуществляют непрерывно на основе, по меньшей мере, одного из, например, следующих параметров; частота вращения вентилятора; скорость транспортного средства (тяга, созданная движением транспортного средства); потребность радиатора в охлажденной радиаторной жидкости; потребность в охлажденном наддувочном воздухе для двигателя; потребность в конденсаторе переменного тока; потребность в охлаждении рециркулируемых выхлопных газов; потребность в охлаждении трансмиссионного масла.
Предпочтительно, оптимизацию осуществляют с помощью управляющего блока.
Предпочтительно, в качестве управляющего блока используют центральный управляющий блок транспортного средства.
Предпочтительно, снабжают управляющий блок информацией, касающейся зависимости воздушного потока, создаваемого вентилятором, от аксиального положения подвижной части вентиляторного кольца и частоты вращения вентилятора.
Предпочтительно, указанную зависимость определяют эмпирически.
Предпочтительно, для осуществления указанной оптимизации подвижную часть вентиляторного кольца перемещают по оси автоматически на основе поступающих от управляющего блока управляющих сигналов.
Предпочтительно, оптимизацией управляют согласно потребности на основании отбора мощности от двигателя транспортного средства.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создано устройство для управления охлаждением с помощью конфигурации воздушного потока охлаждающего вентилятора транспортного средства, причем радиатор для радиаторной жидкости и охладитель для наддувочного воздуха для двигателя выполнены охлаждаемыми воздушным потоком, генерируемым, по меньшей мере, вентилятором, при этом конфигурация воздушного потока определяется степенью, на которую вентилятор выступает из вентиляторного кольца в периферийном направлении вентилятора, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью оптимизации конфигурации воздушного потока в соответствии с потребностью посредством регулирования степени выступания вентилятора из вентиляторного кольца за счет перемещения подвижной части вентиляторного кольца в осевом направлении вентилятора.
Предпочтительно, вентиляторное кольцо сообщается по воздушному потоку с кожухом вентилятора вблизи радиатора для радиаторной жидкости.
Предпочтительно, устройство выполнено с возможностью осуществления оптимизации непрерывно на основе, по меньшей мере, одного из, например, следующих параметров: частота вращения вентилятора; скорость транспортного средства (тяга, созданная движением транспортного средства); потребность радиатора в охлажденной радиаторной жидкости; потребность в охлажденном наддувочном воздухе для двигателя; потребность в конденсаторе переменного тока; потребность в охлаждении рециркупируемых выхлопных газов; потребность в охлаждении трансмиссионного масла.
Предпочтительно, для оптимизации имеется управляющий блок.
Предпочтительно, управляющий блок является центральным управляющим блоком транспортного средства.
Предпочтительно, управляющий блок содержит информацию, касающуюся зависимости воздушного потока, создаваемого вентилятором, от аксиального положения подвижной части вентиляторного кольца и частоты вращения вентилятора.
Предпочтительно, указанная информация определяется эмпирически.
Предпочтительно, устройство содержит устройства для автоматического осевого перемещения подвижной части вентиляторного кольца на основе поступающих от управляющего блока управляющих сигналов для осуществления оптимизации.
Предпочтительно, управляющий блок выполнен с возможностью управления оптимизацией согласно потребности на основании отбора мощности от двигателя транспортного средства.
Предпочтительно, вентиляторное кольцо состоит из фиксированной части, через которую вентиляторное кольцо предпочтительно прилегает к кожуху вентилятора, а подвижная часть размещена предпочтительно как выдвижная относительно фиксированной части и выполнена с возможностью варьирования осевого перемещения части вентилятора, которая выступает из вентиляторного кольца.
Предпочтительно, заявленное устройство содержит устройство для осуществления осевого перемещения подвижной части вентиляторного кольца путем прямого осевого перемещения подвижной части кольца или путем вращения подвижной кольцевой части вокруг осевого направления вентиляторного кольца.
Согласно третьему объекту изобретения создан двигатель для транспортного средства, такого как грузовик или автобус, содержащий вышеописанное устройство для охлаждения радиаторной жидкости и наддувочного воздуха для двигателя.
Настоящее изобретение должно быть лучше понято в свете следующего подробного описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы на различных видах. На чертежах:
Фиг.1 - схематический вид в осевом сечении первого варианта реализации вентиляторного устройства охлаждения согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - более подробный схематический вид в осевом сечении варианта реализации, по существу соответствующий Фиг.1;
Фиг.3 - схематический вид первого варианта реализации устройства для аксиального перемещения подвижной части вентиляторного кольца согласно настоящему изобретению, в котором перемещение осуществляется вращательным движением;
Фиг.4 - схематический вид второго варианта реализации устройства для аксиального перемещения подвижной части вентиляторного кольца согласно настоящему изобретению, в котором перемещение осуществляется прямым аксиальным линейным движением; и
Фиг.5 - схематический вид устройства для оптимизации, среди прочего посредством аксиально подвижной кольцевой части вентилятора, конфигурации воздушного потока вентилятора транспортного средства, приспособленного среди прочего для охлаждения радиаторной жидкости радиатора транспортного средства.
На Фиг.1 ссылочной позицией 1 обозначен вентилятор, изображенный как лопасть вентилятора и предназначенный для охлаждения воздухом, среди прочего, радиатора транспортного средства 2 с радиаторной жидкостью и приспособленного для приведения во вращение по существу известным образом с меняющейся частотой вращения в зависимости от скорости работы двигателя транспортного средства, причем степень зависимости может обычно меняться с помощью так называемой переменной степени связи.
Позицией 2' обозначен охладитель, показанный пунктиром и предназначенный для охлаждения наддувочного воздуха двигателя транспортного средства, а позицией 2” обозначен конденсатор переменного тока, предназначенный для охлаждения установки кондиционирования воздуха транспортного средства. Могут иметь место и другие охлаждающие устройства, например воздухоохлаждаемый масляный охладитель.
Позицией 3 обозначен кожух вентилятора, проходящий в периферийном направлении вентилятора и приспособленный для того, чтобы направлять воздушный поток, создаваемый вентилятором, к радиатору и через него, причем воздух втягивается вентилятором. Допустимы варианты, при которых вентилятор относится к вентиляторам с принудительной тягой.
Позицией 4 обозначено вентиляторное кольцо, проходящее в периферийном направлении (вокруг) вентилятора, которое в направлении воздушного потока соединяется с кожухом вентилятора и приспособлено для варьирования степени, в которой вентилятор выступает в аксиальном направлении из вентиляторного кольца.
С этой целью вентиляторное кольцо содержит предпочтительно фиксированную часть 5, прилегающую к той части вентиляторного кольца, которая обращена к кожуху вентилятора и предпочтительно прилегает к нему, и часть 6, подвижную относительно фиксированной части, для того, чтобы путем перемещения в аксиальном направлении вентилятора 1' варьировать аксиальный размер части 7 вентилятора, выступающей из вентиляторного кольца, т.е. степень, в которой вентилятор выступает из вентиляторного кольца, так что вентилятор выступает на определенное расстояние из вентиляторного кольца.
Степень выступания составляет часть конфигурации воздушного потока вентилятора и представляет достижимый параметр для варьирования скорости воздушного потока, создаваемой вентилятором при различных скоростях вращения и оптимизации таким образом конфигурации воздушного потока согласно потребности на основании различных эксплуатационных параметров, таких как:
- частота вращения вентилятора;
- скорость транспортного средства (тяга, создаваемая движением транспортного средства);
- потребность в охлажденной радиаторной жидкости из радиатора;
- потребность в охлажденном наддуваемом воздухе для двигателя;
- потребность в конденсаторе переменного тока;
- потребность в охлаждении рециркулируемых выхлопных газов;
- потребность в охлаждении трансмиссионного масла;
- и т.п.
Что касается радиатора 2 для радиаторной жидкости и охладителя 2' для наддувочного воздуха, то оптимальный воздушный поток (массовый поток воздуха) в отношении к определенной скорости не является одинаковым для радиатора 2 для радиаторной жидкости и охладителя 2' для наддувочного воздуха, поскольку эти два охлаждающие устройства различаются между собой по месту расположения, размерам и т.п., что означает среди прочего, что оптимизация конфигурации воздушного потока может осуществляться в отношении охлаждаемой радиаторной жидкости в ответ на большую потребность в такой жидкости или в отношении охлаждаемого наддувочного воздуха в ответ на большую потребность в таком воздухе или в ответ на сочетание потребностей, например, определенной, хотя и не максимальной потребности в охлаждаемой воде и определенной, хотя и не максимальной потребности в охлаждаемом наддувочном воздухе при определенной частоте вращения вентилятора.
Оптимизация основывается в первую очередь на воздушном потоке, создаваемом вентилятором при различной частоте вращения, причем основанием для оптимизации является предпочтительно эмпирически определенное отношение между степенью выступания вентилятора и скоростью поступления воздушного потока при различной частоте вращения.
На фоне описанного выше и касающегося оптимальных воздушных потоков от двух охлаждающих устройств отношение между степенью выступания вентилятора и воздушным потоком должно соответственно определяться относительно различной частоты вращения вентилятора, предпочтительно эмпирически, для двух охлаждающих устройств 2, 2'.
Среди прочего, для осуществления указанной оптимизации существует управляющий блок 8 (см. Фиг.5), который имеет, например, форму центрального управляющего блока транспортного средства, на который непрерывно поступает большое количество эксплуатационных данных транспортного средства, включая частоту вращения вентилятора, скорость двигателя, мощность на выходе двигателя, температуру охладителя и т.д., представленные стрелками 8'.
Управляющий блок содержит информацию в форме указанного предпочтительно эмпирически установленного отношения между степенью выступания вентилятора и воздушным потоком от вентилятора относительно различных скоростей вращения вентилятора, причем эта информация используется для оптимизации контролируемым в соответствии с потребностью способом конфигурации воздушного потока при существующей скорости на основе полученных эксплуатационных параметров и эксплуатационных ситуаций.
Для воздействия на конфигурацию воздушного потока путем аксиального движения подвижной части вентиляторного кольца существуют устройства 9 для автоматического аксиального перемещения (см. Фиг.5) на основе управляющих сигналов 8" от управляющего блока в целях указанной оптимизации.
Устройства, предназначенные для автоматического аксиального перемещения, могут быть электрическими, гидравлическими, электромеханическими, пневматическими и иного подходящего типа или сочетаниями подходящих типов.
Допустимы различные решения осуществления перемещения подвижной части вентиляторного кольца. Согласно одному варианту (см. Фиг.3) перемещение предполагается производить путем вращения подвижной части относительно фиксированной части, как схематически изображено на чертеже. Согласно другой версии (см. Фиг.4) перемещение предполагается производить путем прямого аксиального перемещения подвижной части вентиляторного кольца относительно фиксированной части, как схематически показано на чертеже.
Способ и работа устройства согласно изобретению полностью и в достаточной мере были раскрыты выше.
Таким образом, определяется конфигурация воздушного потока охлаждающего вентилятора, а управлением подвижной частью вентиляторного кольца варьируется степень, на которую выступает вентилятор из вентиляторного кольца, варьируя таким образом воздушный поток, создаваемый вентилятором при определенной частоте вращения вентилятора. Таким образом воздушный поток может быть приспособлен к существующим потребностям в охлаждении, обеспечивая возможность оптимизации.
Можно также сказать, что степень выступания (выступания вентилятора) варьируется таким образом, что эффективность вентилятора достигает максимального значения в отношении каждого значения частоты вращения вентилятора при нужном эксплуатационном режиме или при заданной эксплуатационной ситуации.
Управление предусматривает также качественный контроль частоты вращения вентилятора в соответствии с потребностью в охлаждающем воздухе, определяемой потребностями в охлаждении радиаторной жидкости охлаждающих устройств и других рассматриваемых теплообменников.
В ситуациях, при которых в отношении радиаторной жидкости требуется максимальное охлаждение, конфигурация воздушного потока оптимизируется таким образом, что радиатор 2 для радиаторной жидкости подвергается максимальному охлаждению, и конфигурация воздушного потока оптимизируется соответствующим образом. Такая эксплуатационная ситуация может возникнуть во время торможения замедлителем, что влечет за собой потребность в высокой мощности в отношении охлаждения радиаторной жидкости.
В ситуациях, когда требуется высокая охлаждающая способность как в отношении радиаторной жидкости, так и в отношении наддувочного воздуха, конфигурация воздушного потока оптимизируется таким образом, что радиатор 2 и охладитель 2' охлаждаются в максимально возможной степени, и конфигурация воздушного потока оптимизируется соответствующим образом. Такая эксплуатационная ситуация возможна во время отбора большой мощности от двигателя.
В ситуациях, когда требуется большая охлаждающая способность в отношении наддувочного воздуха, конфигурация воздушного потока оптимизируется таким образом, что охладитель 2' охлаждается насколько возможно и конфигурация воздушного потока оптимизируется соответствующим образом.
Упоминавшаяся выше более продуманная, комплексная и полная потребность в охлаждении может быть принята за основу контроля.
Текущая оптимизация осуществляется таким образом блоком управления на основе непрерывно поступающих значений параметров, определяющих существующие эксплуатационные ситуации и соответствующие потребности в охлаждении.
Изобретение описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты реализации и примеры реализации изобретения.
Конечно, возможно осуществление множества других вариантов реализации, а также небольших модификаций и дополнений без отклонения от объема изобретения.
Так, допустимо винтообразное, например, спиралевидное соединение между фиксированной и подвижной частями вентиляторного кольца. Возможна также конфигурация в форме штыкового соединения.
Изобретение не должно рассматриваться как ограниченное вариантами реализации, описанными выше, причем оно может изменяться в рамках объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.