МОДУЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, КОРПУС МОДУЛЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE MODULE, MODULE HOUSING AND ICE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к дви гателестроению, а именно к конструкции поршневого двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, имеющего масляный фильтр и встроенные в систему охлаждения двигателя жидкостно-масляный теплообменник, водяной насос и термостат.
Уровень техники.
Из уровня техники (патент США №US 5647306А; F01P 11/08-протототип) известен двигатель внутреннего сгорания, использующий модуль устройств, содержащий водяной насос, маслорадиатор и масляный фильтр, объединенные как один конструктивный блок для монтажа на двигателе, а также единый корпус для монтажа водяного насоса, маслорадиатора и масляного фильтра. Модуль имеет единый корпус со встроенными в него каналами масла между маслорадиатором и масляным фильтром и канал для охлаждающей жидкости между водяным насосом и маслорадиатором. Корпус модуля имеет фланец для подсоединения масляного фильтра и опорную плиту для установки водяного насоса и выполненное заодно целое с опорной плитой соединение- впуска охлаждающей жидкости. Сам модуль устанавливается на боковой стенке блока цилиндров, имеющей гнездо в зоне рубашки жидкостного охлаждения, куда частично может утопать элемент маслорадиатора, а также имеющей отверстие, через которое охлаждающая жидкость поступает из маслорадиатора в блок цилиндров в рубашку охлаждения. На стенке блока цилиндров в месте установки модуля и на самом модуле имеются каналы подвода и отвода масла. Данное решение позволяет сократить количество деталей и исключить соединительные трубопроводы между агрегатами, входящими в состав модуля, тем самым упростить конструкцию двигателя и повысить надежность соединений. Однако, характеризуется недостаточными функциональными возможностями и степенью интеграции модуля.
Раскрытие изобретения.
Целью настоящего изобретения является создание компактного модуля двигателя внутреннего сгорания с расширенными функциональными возможностями и одновременно уменьшенным количеством и упрощением соединительных трубопроводов между двигателем и функциональными единицами модуля, а также между функциональными единицами модуля.
Также целью настоящего изобретения является создание корпуса такого модуля и двигателя внутреннего сгорания, использующего модуль.
Данная задача решается за счет конструкции модуля двигателя внутреннего сгорания, имеющего в своем составе
маслорадиатор, содержащий корпус маслорадиатора с фланцем и привалочной поверхностью для подсоединения к блоку двигателя и установленный в корпусе маслорадиатора теплопередающий элемент,
водяной насос, содержащий разъемный корпус, имеющий спиральный канал отвода охлаждающей жидкости к маслорадиатору,
масляный фильтр, содержащий корпус и установленный на корпусе сменный фильтр,
которые объединены в отдельный сборочный узел, предназначенный для монтажа на двигателе внутреннего сгорания,
причем модуль содержит канал подвода масла к маслорадиатору, канал отвода масла от маслорадиатора к масляному фильтру, канал отвода масла от масляного фильтра в блок двигателя и канал всасывания водяного насоса.
Модуль согласно изобретению отличается тем, что в нем дополнительно имеются:
полость для установки по меньшей мере одного термостата системы охлаждения двигателя,
канал подвода охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя к полости термостата,
байпасный канал, соединяющий полость термостатов и канал всасывания водяного насоса,
а также расположенный в полости термостатов как минимум один термостат, который в зависимости от температуры охлаждающей жидкости обеспечивает ее циркуляцию либо через радиатор, либо минуя радиатор через байпасный канал,
канал для сброса масла из канала подвода масла к маслорадиатору,
гнездо для установки дифференциального клапана системы смазки двигателя, соединяющее канал для сброса масла и канал подвода масла к маслорадиатору и установленный в этом гнезде дифференциальный клапан,
канал для подвода управляющего масла к дифференциальному клапану из канала отвода масла от масляного фильтра в блок двигателя,
расположенное в корпусе масляного фильтра гнездо для установки предохранительного клапана маслорадиатора, соединяющее канал подвода масла к маслорадиатору с каналом отвода масла от маслорадиатора и установленный в этом гнезде предохранительный клапан маслорадиатора.
С целью упрощения технологии изготовления модуля, повышения его компактности и технологичности модуль характеризуется дополнительными конструктивными особенностями.
Маслорадиатор в модуле может быть расположен горизонтально.
Корпус масляного фильтра в модуле выполнен съемным.
Корпус водяного насоса в модуле выполнен разъемным по плоскости, перпендикулярной оси водяного насоса и проходящей через спиральный канал отвода охлаждающей жидкости к маслорадиатору.
Вход канала подвода охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя к полости термостата расположен на привалочной поверхности к блоку.
Ось гнезда для установки дифференциального клапана системы смазки двигателя расположена параллельно оси вращения водяного насоса.
Ось гнезда для установки предохранительного клапана маслорадиатора расположена горизонтально и параллельно привалочной поверхности корпуса масляного фильтра к корпусу модуля.
Модуль содержит два термостата.
Модуль содержит фланец для подсоединения теплообменника трансмиссии к полости термостата.
Модуль имеет фланец для подсоединения трубопровода слива охлаждающей жидкости от системы рециркуляции отработавших газов.
Также задача, на решение которой направлено изобретение, решается за счет конструкции корпуса модуля двигателя внутреннего сгорания, выполненный литым, в который интегрированы:
фланец с привалочной поверхностью для подсоединения к блоку,
корпус маслорадиатора с полостью под теплопередающий элемент, выходящей на упомянутой привалочной поверхности к блоку цилиндров,
расположенная спереди часть корпуса водяного насоса, имеющая с торца фланец с привалочной поверхностью, перпендикулярной оси вращения водяного насоса и содержащая часть спирального канала отвода охлаждающей жидкости,
корпус термостатов с полостью под установку как минимум одного термостата и фланцем с привалочной поверхностью для подсоединения трубопровода отвода охлаждающей жидкости из полости термостатов к радиатору,
причем в корпусе модуля выполнены:
канал подвода масла к полости маслорадиатора со входом на привалочной поверхности к блоку цилиндров,
канал отвода масла от полости маслорадиатора к масляному фильтру,
канал отвода масла от масляного фильтра в блок двигателя с выходом на привалочной поверхности к блоку цилиндров,
канал всасывания водяного насоса, имеющий фланец с привалочной поверхностью для подсоединения трубопровода подвода охлаждающей жидкости от радиатора,
канал подвода охлаждающей жидкости из блока цилиндров к полости термостатов со входом на привалочной поверхности к блоку цилиндров,
байпасный канал, соединяющий полость термостатов и полость всасывания водяного насоса.
Согласно изоретению корпус модуля отличается тем, что он имеет:
фланец с привалочной поверхностью для монтажа масляного фильтра, выполненный снаружи корпуса маслорадиатора оппозитно фланцу для установки корпуса модуля на блоке цилиндров,
выход для сброса масла из канала подвода масла к полости маслорадиатора, расположенный на привалочной поверхности к блоку цилиндров между входом канала подвода масла к полости маслорадиатора и выходом канала отвода масла от масляного фильтра в блок цилиндров,
гнездо для установки дифференциального клапана, соединяющее упомянутые выход для сброса масла и канал подвода масла к полости маслорадиатора,
канал для подвода управляющего масла к дифференциальному клапану, соединяющий канал отвода масла от масляного фильтра в блок цилиндров с упомянутым гнездом,
причем каналы подвода масла к полости маслорадиатора и отвода масла из полости маслорадиатора имеют выходы на привалочной поверхности фланца для монтажа масляного фильтра.
Вход канала отвода масла от масляного фильтра в блок двигателя располагается на привалочной поверхности фланца для монтажа масляного фильтра.
Каналы подвода масла к полости маслорадиатора и отвода масла из полости маслорадиатора имеют цилиндрические участки, расположенные горизонтально снаружи корпуса маслорадиатора по разные стороны от фланца для монтажа масляного фильтра и имеющие общую ось.
Корпус маслорадиатора, интегрированный в корпус модуля расположен горизонтально.
Спиральный корпус водяного насоса в нижней точке со стороны канала всасывания водяного насоса имеет дренажное отверстие, выходящее в этот канал.
Привалочные поверхности для подсоединения корпуса модуля к блоку цилиндров и для подсоединения к корпусу модуля масляного фильтра и внешних трубопроводов выполнены параллельно оси вращения водяного насоса.
Привалочная поверхность для подсоединения трубопровода отвода охлаждающей жидкости из полости термостатов к радиатору выполнена параллельно привалочной поверхности для подсоединения к блоку цилиндров.
Корпус термостатов имеет фланец с привалочной поверхностью для подсоединения трубопровода подвода охлаждающей жидкости от теплообменника трансмиссии в полость термостатов.
Фланцы для подсоединения трубопроводов подвода охлаждающей жидкости от радиатора и от теплообменника трансмиссии выполнены снизу корпуса, а их привалочные поверхности лежат в одной горизонтальной плоскости.
Корпус модуля имеет фланец для подсоединения трубопровода слива охлаждающей жидкости от системы рециркуляции отработавших газов.
Также задача, на решение которой направлено изобретение решается за счет конструкции двигателя внутреннего сгорания, содержащего
блок и головку цилиндров,
выполненное на боковой стенке блока цилиндров гнездо,
выполненную в блоке цилиндров главную масляную магистраль,
выполненную в блоке и головке рубашку охлаждения,
по меньшей мере один термостат,
канал подвода охлаждающей жидкости к термостату из рубашки охлаждения,
модуль, подсоединенный к блоку цилиндров и объединяющий: водяной насос, масляный фильтр и маслорадиатор, имеющий полость и установленный в полости теплопередающий элемент,
расположенные в блоке цилиндров и модуле канал подвода масла к маслорадиатору от масляного насоса и канал отвода масла от масляного фильтра к главной масляной магистрали, пересекающие поверхность соединения модуля с блоком,
причем упомянутое гнездо продолжает упомянутую полость маслорадиатора и имеет по меньшей мере одно отверстие для отвода охлаждающей жидкости через блок цилиндров в рубашку охлаждения.
Согласно изобретению двигатель отличается тем, что между дном гнезда и теплопередающим элементом имеется ребро, обеспечивающее направление через теплопередающий элемент потока охлаждающей жидкости от входа в маслорадиатор к упомянутому отверстию для - отвода охлаждающей жидкости из гнезда в рубашку охлаждения.
Маслорадиатор на двигателе расположен горизонтально.
Термостаты системы охлаждения интегрированы в модуль, причем используется два термостата.
Канал подвода охлаждающей жидкости к термостату из рубашки охлаждения находится в блоке и модуле и пересекает поверхность соединения модуля с блоком, а двигатель имеет рядное расположение цилиндров и систему охлаждения, характеризующуюся направлением потока охлаждающей жидкости из головки цилиндров к блоку.
Краткое описание чертежей.
Сущность изобретения более детально поясняется с использованием чертежей.
На фиг.1 и фиг.2 показаны 3D виды блока цилиндров двигателя с устанавливаемым на нем модулем в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показан 3D вид блока цилиндров двигателя согласно изобретению.
На фиг.4 показан вид блока цилиндров со стороны подсоединения модуля согласно изобретению.
На фиг.5 и 6 показаны 3D виды модуля в сборе.
На фиг.7 показан вид на модуль слева (со стороны привалочной поверхности к блоку двигателя).
На фиг.8 показан 3D вид корпуса модуля с установленным в нем дифференциальным клапаном (регулятором давления).
На фиг.9 показан вид на корпус модуля справа (со стороны корпуса термостатов и фланца для подсоединения масляного фильтра).
На фиг.10 показан вид на корпус модуля спереди.
На фиг.11 показан 3D вид корпуса модуля слева (со стороны привалочной поверхности к блоку двигателя).
На фиг.12 показан вид на корпус модуля слева (со стороны привалочной поверхности к блоку двигателя).
На фиг.13 показан вид на корпус модуля снизу.
На фиг.14 показан 3D вид корпуса модуля, разрезанного по плоскости А-А на фиг.10
На фиг.15 и 16 показаны вид основы корпуса водяного насоса с крыльчаткой и шкивом привода.
На фиг.17 показан вид корпуса масляного фильтра со стороны подсоединения к корпусу модуля.
На фиг.18 показан вид корпуса масляного фильтра снизу.
На фиг.19 показан 3D вид корпуса масляного фильтра с предохранительным клапаном, разрезанного по плоскости А-А на фиг.18.
На фиг.20 показан 3D вид корпуса масляного фильтра с перепускным клапаном, разрезанного по поверхности Б-Б на фиг.18.
Осуществление изобретения.
Для более ясного понимания ниже по тексту под терминами «передние», «задние», «левые» и «правые» направления или части понимаются «передним», «задним», «левым» и «правым» направлениям или частям относительно автомобиля, на который устанавливается двигатель (если не определено иное), а под терминами «верхние», «нижние» направления или части модуля имеются в виду соответственно «верхние», «нижние» направления или части модуля относительно положения модуля так, как он размещен на двигателе.
Также для облегчения отслеживания позиций элементов конструкции на фигурах, номера позиций, первый раз упомянутые по ходу текста взяты в скобки.
Как видно на фиг.1 модуль (1) вспомогательных устройств двигателя внутреннего сгорания (2) (далее «модуль») представляет собой объединенные в отдельный сборочный узел, предназначенный для монтажа на двигателе - жидкостно-масляный теплообменник (3) (далее «маслорадиатор»), насос (4) для создания циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя (далее «водяной насос»), масляный фильтр (5).
С целью расширения функциональных свойств модуля, сокращения номенклатуры трубопроводов и упрощения конструкции двигателя, в состав модуля также встроены:
термостаты (6) системы охлаждения двигателя (фиг.6).
дифференциальный клапан (7) системы смазки (фиг.8),
предохранительный клапан (8) маслорадиатора (фиг.19),
Конструктивно модуль 1 содержит корпус (9) и смонтированные на нем - основу корпуса водяного насоса (10), пластинчатый теплопередающий элемент маслорадиатора (11) и масляный фильтр 5.
Для функционирования модуль 1 удобно крепится на блоке цилиндров (12) двигателя 2. Для монтажа модуля 1 блок цилиндров 12 на своей правой боковой стенке имеет фланец (13) с выполненной на нем привалочной поверхностью (14). Фланец 13 включает гнездо (15). При осуществлении монтажа модуля на двигателе часть теплопередающего элемента маслорадиатора 11 заходит в гнездо 15 и фиксируется в нем.
Привалочная поверхность 14 на блоке цилиндров содержит (фиг.4):
Выходное отверстие (16) канала подвода неохлажденного неочищенного масла (17) от масляного насоса к корпусу модуля 9;
Входное отверстие (18) канала, находящегося в блоке для сброса лишнего неохлажденного неочищенного масла в масляный поддон;
Входное отверстие (19) главной масляной магистрали системы смазки двигателя, через которое охлажденное очищенное масло поступает из корпуса модуля 9 в блок 12;
Выходное отверстие (20) для выхода горячей отработанной охлаждающей жидкости из блока 12 в корпус модуля 9;
Входное отверстие (21) гнезда 15, через которое элемент 11 устанавливается в это гнездо.
На дне гнезда 15 имеются два отверстия (22), через которые охлаждающая жидкость выходит из маслорадиатора 3 и поступает в блок цилиндров 12 и далее в рубашку охлаждения двигателя.
После установки модуля 1 на блок цилиндров двигателя 12 между дном гнезда 15 и теплопередающим элементом 11 остается достаточно большой зазор, который существенно способствует снижению эффективности теплообмена из-за того, что значительная часть охлаждающей жидкости, входящей в маслорадиатор будет проходить по этому зазору непосредственно к выходам 22 из маслорадиатора, минуя элемент 11. Чтобы предотвратить это, на дне гнезда 15 выполнено ребро (23), которое соединяет верхнюю и нижнюю стенки гнезда 15, т.е. таким образом, что выходы 22 для охлаждающей жидкости из маслорадиатора и вход охлаждающей жидкости в маслорадиатор находятся по разные стороны от ребра 23. После установки модуля 1 на блоке 12 теплопередающий элемент 11 заходит в гнездо 15 с минимально возможным зазором от ребра 23 (почти упирается в него) и пространство между дном гнезда и теплопередающим элементом 11 делится на два отсека (24) и (25). При этом отсек 24 расположен первым по направлению потока охлаждающей жидкости (на чертеже направление потока охлаждающей жидкости показано стрелками) в маслорадиаторе, а выходные отверстия 22 находятся в отсеке 25, расположенном вторым по направлению потока охлаждающей жидкости в маслорадиаторе. В результате ребро 23 является препятствием на пути следования охлаждающей жидкости в пространстве между дном гнезда и теплопередающим элементом 11 и направляет этот поток жидкости в отсек 25, заключающий в себе отверстия 22 через пластины теплопередающего элемента 11. Такая конструкция гарантирует, что поступающая от водяного насоса в маслорадиатор охлаждающая жидкость обязательно омоет теплопередающий элемент 11, прежде чем она достигнет отверстий 22, что способствует повышению эффективности теплообмена между охлаждающей жидкостью и маслом в маслорадиаторе.
Фланец 13 выполнен с горизонтальным расположением гнезда 15. Для обеспечения привода входящего в состав модуля 1 водяного насоса 4 от коленчатого вала двигателя (например, клиновым ремнем от шкива, установленного на переднем носке коленчатого вала) фланец 13 расположен на боковой стенке блока 12 спереди вверху.
Корпус модуля 9 представляет собой отдельную цельнолитую деталь, в которой интегрированы (фиг.8-14):
корпус маслорадиатора (26),
часть корпуса водяного насоса (27),
корпус термостатов (28) с полостью (29) под термостаты 6,
В корпусе модуля 9 имеется цилиндрическое гнездо (30) (фиг.11, 12) для установки дифференциального клапана 7 системы смазки двигателя, выполняющего функцию регулятора давления.
Корпус модуля выполнен литым и может быть получен, например, методом литья по газифицированным моделям из сплава на основе алюминия.
Слева на корпусе модуля 9 (фиг.11, 12) имеется фланец (31) с крепежными отверстиями для установки на двигателе. На фланце 31 выполнена привалочная поверхность (32) к блоку цилиндров. При установке модуля на блок привалочная поверхность (32) фланца (31) корпуса модуля 9 совмещается с привалочной поверхностью 14 фланца 13 блока цилиндров 12.
По периферии и в центре привалочной поверхности 32 корпуса модуля выполнено множество крепежных бобышек (33) со сквозными отверстиями (34) под крепежные болты, при помощи которых корпус модуля 9 крепится на блоке цилиндров 12. Также на привалочной поверхности 32 по ее краям слева и справа имеются два отверстия под установочные штифты (35) для точной установки корпуса модуля 9 на блоке 12.
Интегрированный в корпус модуля 9 корпус маслорадиатора 26 имеет полость (36), открывающуюся на привалочной поверхности 32. На дне полости 36 выполнены два фланца (37) для впуска и выпуска масла в и - из маслорадиатора, посредством которых теплопередающий элемент 11 крепится к корпусу маслорадиатора 26. Закрепленный элемент 11 располагается в полости 36, но при этом выступает за плоскость привалочной поверхности 32 корпуса модуля. Выступающая часть элемента 11 при установке модуля 1 на двигатель подводится к ребру 23 с минимально возможным зазором и располагается в гнезде 15 фланца 13 блока цилиндров 12. Таким образом фланец 13 с гнездом 15 и ребром 23 на боковой стенке блока 12 выполняют роль крышки корпуса маслорадиатора 26.
С правой стороны на корпусе модуля 9 (фиг.8, 9) имеется фланец (38) с привалочной поверхностью (39) для монтажа корпуса масляного фильтра (40). Фланец 38 расположен снаружи корпуса маслорадиатора 26 на задней его стенке оппозитно фланцу 31 напротив отверстий (41) и (42) для входа и выхода масла, имеющихся на привалочной поверхности 32.
Снаружи на задней стенке корпуса маслорадиатора 26 по разные стороны (спереди и сзади) от фланца 38 отходят горизонтально вдоль корпуса маслорадиатора на одной высоте ребра (43) и (44).
Внутри ребра 43 выполнен прямой осевой канал (45) (фиг.14) для неохлажденного неочищенного масла, который с заднего торца закрывается заглушкой а с переднего конца выходит в гнездо (46), выполненное во фланце 38.
Внутри ребра 44 выполнен прямой осевой канал (47) для охлажденного неочищенного масла, выходящего из теплопередающего элемента 11. Канал 47 с переднего конца выходит в полость 36 для теплопередающего элемента, а с заднего конца выходит в гнездо (48), выполненное во фланце 38 и расположенное вблизи гнезда 46.
Каналы 45 и 47 получают путем осевого сверления ребер 43 и 44 за один переход.
Корпус модуля 9 содержит корпус термостатов 28, на котором имеется фланец (49) для подсоединения трубопровода (50) отвода охлаждающей жидкости из полости термостатов 29 к радиатору системы охлаждения (на фигурах не показан), который обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. Фланец 49 имеет привалочную поверхность (51).
Для удобства обработки, а также компактности расположения модуля на двигателе и его составных частей привалочная поверхность 51 выполнена параллельно привалочной поверхности 32.
Также с правой стороны корпуса модуля 9 имеются множество крепежных бобышек с выполненными в них резьбовыми и/или нерезьбовыми отверстиями под крепежные болты.
На привалочной поверхности 39 по периферии фланца 38 имеются три бобышки (52) с резьбовыми отверстиями (53) для крепления корпуса масляного фильтра 40. Две бобышки расположены на верхних углах фланца 38 соответственно смежно с ребром 43 и ребром 44. Одна бобышка выполнена в нижнем левом углу фланца 38. Также для крепления корпуса масляного фильтра 40 имеется бобышка с крепежным отверстием, выполненная за пределами привалочной поверхности 39 и соединенная по кратчайшему расстоянию с фланцем 38 и корпусом термостатов 28 прямыми ребрами (54).
По периферии привалочной поверхности 51 фланца 49 имеются три бобышки (55) с резьбовыми отверстиями (56)для крепления трубопровода 50 отвода охлаждающей жидкости из полости термостатов 29.
На переднем торце модуля 1 расположен водяной насос 4 (лопастной центробежного типа), содержащий корпус (57) в виде улитки, имеющий спиральный канал отвода (58) охлаждающей жидкости на вход в маслорадиатор 3. Канал 58 в верхней точке корпуса (улитки) 57 выходит непосредственно в полость маслорадиатора 36, примыкающую к корпусу водяного насоса 57 и являющуюся как бы продолжением канала 58.
В корпус водяного насоса 57 вмонтирован опирающийся на подшипник вал, на одном конце которого внутри корпуса насоса установлено с возможностью вращения рабочее колесо (59) для тангенциального разгона охлаждающей жидкости, а на другом - снаружи корпуса водяного насоса - шкив (60) для привода водяного насоса.
Конструктивно корпус водяного насоса 57 выполнен разъемным в виде двух частей 10 и 27 (фиг.10, 15. 16), поверхность раздела которых лежит в плоскости, перпендикулярной оси вращения водяного насоса и разделяет на две части спиральный отводящий канал 58.
При этом одна часть корпуса водяного насоса 27, которая соответственно содержит одну часть отводящего спирального канала, выполнена интегрированной за одно целое с корпусом модуля 9, а вторая часть корпуса водяного насоса, которая содержит соответственно уже другую часть отводящего спирального канала, выполнена в виде отдельной цельной (литой) основы 10.
Части 10 и 27 корпуса насоса, каждая, имеют соответственно фланцы (61) и (62) с привалочными поверхностями соответственно (63) и (64), совмещаемыми при подсоединении основы 10 к корпусу модуля 9 и лежащими в плоскости раздела корпуса водяного насоса.
При этом основа 10 содержит упомянутый опирающийся на подшипник вал с рабочим колесом 59 и шкивом 60.
По периферии привалочных поверхностей 63 и 64 имеются бобышки соответственно (65) и (66) с выполненными в них резьбовыми отверстиями (67) и (68) под крепежные болты, посредством которых основа 10 крепится на корпусе модуля 9, а также имеются отверстия (69) и (70) под центровочные штифты.
С целью сокращения стыков по охлаждающей жидкости возможен конструктивный вариант исполнения когда поверхность раздела корпуса водяного насоса, лежащая в плоскости, перпендикулярной оси вращения водяного насоса, проходит таким образом, что отводящий спиральный канал 58 полностью находится в корпусе модуля 9.
В корпусе модуля 9 выполнена полость всасывания водяного насоса в виде канала (71), имеющего расположенный снизу на корпусе модуля фланец (72) для подсоединения трубопровода подвода охлаждающей жидкости из радиатора.
Корпус термостатов 28 имеет расположенный снизу фланец (73) для подсоединения (в случае наличия у потребителя системы трансмиссии, например, гидротрансформатора автоматической коробки передач) трубопровода подвода охлаждающей жидкости от теплообменника трансмиссии к полости корпуса термостатов 29.
Фланец 72 имеет горизонтально расположенную привалочную поверхность (74), на которой имеется квадратное входное отверстие (75) в полость всасывания водяного насоса 71, через которое охлаждающая жидкость поступает от радиатора.
Фланец 73 также имеет горизонтально расположенную привалочную поверхность (76), на которой имеется в ход (77) в полость термостатов 29, предусмотренный для подвода охлаждающей жидкости от теплообменника трансмиссии в случае наличия у потребителя системы гидротрансмиссии.
Привалочные поверхности 74 и 76 соответственно фланцев 72 и 73 предпочтительно выполнены лежащими в одной горизонтальной плоскости, параллельной оси вращения водяного насоса.
В модуле выполнено множество масляных и водяных каналов, а также впускные и выпускные отверстия для масла и охлаждающей жидкости.
В корпусе модуля 9 выполнен канал (78) подвода масла к маслорадиатору 3, один конец которого выходит на привалочной поверхности 32 в виде отверстия 41 с образованием входной полости (79) для неохлажденного неочищенного масла, которое при установке модуля на двигатель совмещается с выходом 16 неохлажденного неочищенного масла из блока цилиндров, а другой конец канала 78 выходит на вход (80) в теплопередающий элемент 11.
Канал 78 образован следующими участками, расположенными последовательно:
упомянутой входной полостью 79, выполненной в корпусе модуля 9 и расположенной под маслорадиатором 3 в задней части корпуса модуля,
прямым цилиндрическим участком (81), идущим от входной полости 79 сквозь корпус 9, причем ось участка 81 предпочтительно перпендикулярна привалочной поверхности 32,
полостью (82), образующейся при подсоединении корпуса масляного фильтра 40 к фланцу 38,
и цилиндрическим каналом 45, выполненным внутри ребра 43.
Участок 81 канала 78 получают в процессе литья корпуса модуля 9 с последующим сверлением вдоль оси, перпендикулярной привалочной поверхности 32 таким образом, что один конец участка 81 сообщается с входной полостью 79, а другой его конец выходит в гнездо 46 во фланце 38. Канал 45, в свою очередь, соединяет гнездо 46 со входом 80 неохлажденного неочищенного масла в теплопередающий элемент.
В корпусе модуля 9 выполнен канал (83) отвода масла от маслорадиатора 3 к масляному фильтру 5. Канал 83 с одного конца соединяется с выходом (84) охлажденного неочищенного масла из теплопередающего элемента 11, а с другого конца выходит на привалочной поверхности 39 с образованием гнезда 48 во фланце 38, откуда охлажденное неочищенное масло поступает для очистки в масляный фильтр 5.
В корпусе модуля 9 выполнен цилиндрический канал (85) отвода очищенного масла от масляного фильтра 5 к блоку цилиндров 12, ось которого предпочтительно перпендикулярна привалочной поверхности 32. Один конец канала 85 выходит на привалочной поверхности 32 в виде отверстия 42 с образованием полости выхода масла (86), а другой конец выходит в форме круглого отверстия (87) на привалочной поверхности 39 фланца 38.
В корпусе модуля 9 выполнен канал всасывания водяного насоса 71, один конец которого выходит на привалочной поверхности 74 фланца 72, образуя вход 75 для охлаждающей жидкости, а другой конец выходит внутри корпуса модуля к отводящему спиральному каналу 58 с образованием в корпусе водяного насоса 57 осевого входного отверстия (88).
В корпусе модуля 9 выполнен канал (89) подвода отработавшей охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя к полости термостатов 29. Канал 89 выполнен прямым и с одного своего конца соединяется с полостью термостатов 29 внутри корпуса модуля 9, а с другого своего конца открывается на привалочной поверхности 32 фланца 31 в виде квадратного отверстия (90), через которое отработавшая вода из рубашки охлаждения двигателя поступает в модуль 1.
Особенно предпочтительно расположить отверстие входа 90 канала 89 именно на привалочной поверхности 32, если двигатель внутреннего сгорания, на который устанавливается модуль 1 имеет систему охлаждения, характеризующуюся направлением движения охлаждающей жидкости из головки блока цилиндров к гильзам блока цилиндров, т.е. сверху вниз. В этом случае отвод отработавшей охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в модуль конструктивно целесообразно организовать через блок цилиндров. Причем, как правило, такая система охлаждения применяется на двигателях внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров.
Для направления охлаждающей жидкости из полости корпуса термостата 29 по малому контуру циркуляции (т.е. минуя радиатор) в корпусе модуля 9 выполнен байпасный канал (91) (фиг.10, 11), соединяющий внутри корпуса модуля полость термостатов 29 и канал всасывания водяного насоса 71.
Корпус термостатов 28 с полостью 29 расположен непосредственно за каналом всасывания водяного насоса 71.
Выполненные в корпусе модуля 9 каналы для охлаждающей жидкости 71, 91, 89 и каналы для масла 81, 85 сгруппированы в зоне ниже корпуса маслорадиатора 26 и располагаются один за другим вдоль корпуса модуля 9. При этом оси каналов 89, 81, 85 предпочтительно перпендикулярны привалочной поверхности 32. Все это способствует обеспечению большей компактности, простоте конфигурации и наименьшей протяженности сообщений сред между функциональными единицами модуля.
На привалочной поверхности 32 корпуса модуля 9 в зоне, расположенной ниже полости маслорадиатора 36 имеются (фиг.11, 12):
входное отверстие 41 полости 79 канала 78 подвода неохлажденного неочищенного масла к теплопередающему элементу маслорадиатора;
выходное отверстие 42 полости 86 канала 85 отвода охлажденного очищенного масла из масляного фильтра 5 в главную масляную магистраль системы смазки двигателя;
выход (92) для сброса масла от дифференциального клапана 7, расположенный между отверстиями 41 и 42
выходное отверстие 90, расположенное со стороны водяного насоса в зоне полости термостатов 29, через которое охлаждающая жидкость поступает из блока цилиндров 12 в корпус модуля 9;
Корпус масляного фильтра 40 (фиг.17-20) содержит фланец (93) с привалочной поверхностью (94) для подсоединения к фланцу 38 на корпусе модуля 9. Кроме того, снизу корпуса масляного фильтра имеется чашеобразный фланец (95) с привалочной поверхностью (96) для подсоединения сменного фильтра (фильтр-патрона) (97) (фиг.6,7). В приведенном конструктивном варианте привалочная поверхность 94 выполнена перпендикулярно привалочной поверхности 96. Хотя в общем случае положение чашеобразного фланца 95 на корпусе фильтра может быть выбрано в зависимости от требований к компоновке при установке корпуса фильтра на корпусе модуля.
В корпусе масляного фильтра 40 выполнен канал (98) для подвода охлажденного неочищенного масла к фильтр-патрону 97. С одного конца канал 98 выходит на привалочной поверхности 94, образуя вход (99), ответный гнезду 48 во фланце 38. С другого своего конца канал 98 выходит на дне чашеобразного фланца 95 в виде отверстия (100), через которое охлажденное неочищенное масло поступает в фильтр-патрон 97.
В корпусе масляного фильтра 40 выполнен канал (101) для отвода охлажденного очищенного масла из фильтр-патрона 97 к каналу 85 в корпусе модуля 9 и далее в блок цилиндров 12 к главной масляной магистрали двигателя. Канал 101 технологически получается путем выполнения двух прямых цилиндрических участков (102) и (103), сообщающихся внутри корпуса масляного фильтра 40. Участок 102 расположен вертикально и выходит в центре чашеобразного фланца 95 в виде резьбового участка (104) для подсоединения фильтр-патрона 97. Участок 103 расположен горизонтально и выходит на привалочной поверхности 94 в виде круглого отверстия (105), совмещаемого с аналогичным отверстием 87 на привалочной поверхности 39 фланца 38.
В корпусе масляного фильтра 40 имеется цилиндрическое гнездо (106), ось которого расположена предпочтительно горизонтально и параллельно привалочной поверхности 94 фланца 93, предназначенное для установки перепускного предохранительного клапана 8. Гнездо 106 сообщается через привалочную поверхность 94 с гнездом 46 для неохлажденного и гнездом 48 для охлажденного масла, соединяя, таким образом, каналы подвода и отвода масла у теплопередающего элемента 11.
Предохранительный клапан маслорадиатора 8 установлен подпружиненным в гнезде 106, т.е. находится в корпусе фильтра 40.
При подсоединении корпуса масляного фильтра 40 к корпусу модуля 9 образуется полость неохлажденного неочищенного масла 82, сообщающаяся с подпружиненным предохранительным клапаном 8. Также при этом круглое отверстие 87 на привалочной поверхности 39 фланца 38 совмещается с аналогичным отверстием 105 для выхода очищенного масла на привалочной поверхности 94 корпуса масляного фильтра 40, а выход гнезда 48 на привалочной поверхности 39 фланца 38 совмещается со входом 99 канала 98 на привалочной поверхности 94 корпуса фильтра 40.
Корпус масляного фильтра 40 представляет собой цельнолитую деталь, а фильтр-патрон 97 подсоединяется к корпусу масляного фильтра 40 посредством резьбового соединения.
Корпус модуля 9 имеет сзади с торца ребро (107), расположенное непосредственно под фланцем 38 с прямыми каналами для масла 81 и 85. Внутри ребра 107 выполнено осевое цилиндрическое гнездо 30, в котором установлен подпружиненный дифференциальный клапан 7, выполняющий функцию регулятора давления в системе смазки.
Для обеспечения функции регулирования давления с помощью дифференциального клапана 7 гнездо 30 выполнено таким образом, что сообщается с расположенными в корпусе модуля входной полостью 79 неохлажденного неочищенного масла и выходом 92 для сброса масла от дифференциального клапана в картерную часть двигателя. Также для осуществления регулирующего воздействия на дифференциальный клапан в корпусе модуля имеется канал (108) подвода масла к дифференциальному клапану 7, сообщающий гнездо 30 с полостью выхода очищенного масла 86 канала 85.
Два термостата 6 системы охлаждения расположены в полости 29 корпуса термостатов 28 (фиг.6). Вообще количество термостатов выбирается из соображений обеспечения расчетного расхода охлаждающей жидкости.
Сверху на корпусе модуля 9 выполнен как единое целое с ним фланец (109), через который осуществляется отвод охлаждающей жидкости из теплообменника системы рециркуляции отработавших газов в случае использования на двигателе системы рециркуляции отработавших газов.
Корпус водяного насоса 57 в нижней точке со стороны канала всасывания 71 имеет отверстие (110) (фиг.10), сообщающее отводящий спиральный канал 58 с каналом всасывания 71, которое предназначено для обеспечения полного опорожнения корпуса водяного насоса при осуществлении слива охлаждающей жидкости из модуля.
Функционирование модуля осуществляется следующим образом.
Неохлажденное неочищенное масло от маслонасоса двигателя (на фигурах не показан) подается по масляному каналу 17 в блоке цилиндров 12 через отверстие 41 на привалочной поверхности 32 корпуса модуля во входную полость 79 канала 78. Далее по каналу 78 масло поступает на вход 80 в маслорадиатор 3, где вступает в теплообмен с охлаждающей жидкостью, омывающей теплопередающий элемент 11. Пройдя через теплопередающий элемент 11, охлажденное неочищенное масло по каналу 83 поступает в корпус масляного фильтра 40 на вход 99 канала 98, по которому подводится к фильтр-патрону 97. Из фильтр-патрона очищенное масло по каналу 101 в корпусе фильтра 40, переходящему в канал 85 корпуса модуля, отводится в блок цилиндров в главную масляную магистраль.
Циркуляция охлаждающей жидкости происходит следующим образом.
Охлаждающая жидкость поступает на всасывание водяного насоса 4 по каналу 71 и/или байпасному каналу 91 в корпусе модуля в зависимости от состояния термостатов 6. В водяном насосе охлаждающая жидкость разгоняется при помощи рабочего колеса 59 и по спиральному каналу 58 подводится спереди в полость маслорадиатора 36, совмещенную с гнездом 15 для охлаждения масла, протекающего в теплопередающем элемент 11. При этом поток охлаждающей жидкости, попадающей в пространство между дном гнезда 15 и теплопередающим элементом 11 встречается, прежде чем достигнуть отверстий 22 для выхода из маслорадиатора, с препятствием в виде ребра 23 и направляется на омывание элемента 11, охлаждая находящееся в нем горячее масло и далее через упомянутые отверстия 22 отводится по каналам внутри блока 12 в рубашку водяного охлаждения двигателя для охлаждения определенных частей и мест двигателя. Затем отработанная охлаждающая жидкость из блока 12 поступает через входное отверстие 90 на привалочной поверхности 32 по каналу 89 в полость 29 корпуса термостатов 28. На достаточно горячих термостатах (в этом случае термостаты открыты) охлаждающая жидкость отводится для охлаждения в радиатор системы охлаждения (на чертежах не показан) через трубопровод 50, подсоединенный к фланцу 49 корпуса термостатов 28. Из радиатора охлаждающая жидкость по трубопроводу (111) подается через отверстие 75 на привалочной поверхности 74 фланца 72 в полость 71 на всасывание водяного насоса. На холодных термостатах (в этом случае термостаты закрыты) охлаждающая жидкость отводится непосредственно в полость всасывания 71 водяного насоса (минуя радиатор) по байпасному каналу 91 внутри корпуса модуля 9.
При резком изменении скоростного режима работы двигателя в системе смазки могут возникнуть пики давления масла способные разрушить пластинчатый элемент маслорадиатора. Для сглаживания подобных пиков давления масла корпус фильтра 40, прикрепляемый к корпусу модуля 9 оборудован предохранительным клапаном 8 маслорадиатора. Для этого в корпусе фильтра выполнено гнездо 106, соединяющее каналы подвода и отвода масла теплопередающего элемента маслорадиатора, в которое установлен подпружиненный предохранительный клапан 8. Предохранительный клапан 8 может быть отрегулирован на заданный максимально допустимый перепад давлений между входом масла в маслорадиатор и выходом из него. При превышении заданного перепада давления часть масла перепускается через клапан 8 из полости 82 неохлажденного масла канала 78 на вход охлажденного масла 99 канала 98, таким образом, минуя маслорадиатор 3 непосредственно на масляный фильтр 5.
Дифференциальный клапан 7 системы смазки ДВС (регулятор давления) предназначен для поддержания постоянного давления в канале чистого масла. Дифференциальный клапан 7 установлен в потоке грязного масла (т.е. до масляного фильтра) и управляется давлением масла, создаваемым в канале очищенного масла (т.е. после масляного фильтра). Клапан регулируется на необходимое давление в канале очищенного масла, при превышении которого происходит сброс масла из канала неочищенного масла в поддон двигателя. При этом достигается поддержание одинакового давления в системе смазки нового двигателя и двигателя с изношенными вкладышами пар трения, а фильтрующий элемент масляного фильтра предохраняется от излишнего расхода масла, что увеличивает его срок службы.
Функционирование дифференциального клапана 7 осуществляется следующим образом. При превышении давления в полости чистого масла 86 заданной величины, на которую отрегулирован клапан, он начинает движение, сжимая пружину, в результате чего происходит соединение цилиндрического гнезда 30, соединенного в свою очередь с входной полостью 79 канала неочищенного масла 78, с выходным отверстием 92 в корпусе модуля, через которое лишнее неочищенное масло сбрасывается в картерную часть блока цилиндров.
В составе силовой установки, в которой используется двигатель, может быть также предусмотрен теплообменник трансмиссии, встроенный в общую систему охлаждения. На частичных режимах работы охлаждающая жидкость на выходе из такого теплообменника имеет малую температуру, поэтому в этом случае нецелесообразно сбрасывать ее в общий радиатор системы охлаждения двигателя для исключения переохлаждения двигателя, а имеет смысл направить поток охлаждающей жидкости из теплообменника непосредственно в корпус термостатов двигателя. Для выполнения этой функции корпус термостатов 28 имеет фланец 73 с привалочной поверхностью 76 для подсоединения теплообменника трансмиссии (на фигурах не показан) и выполненным на привалочной поверхности 76 входом 77 в полость термостатов 29. Фланец 73 располагается непосредственно снизу корпуса термостатов 28, а привалочная поверхность 79 предпочтительно лежит в одной плоскости с привалочной поверхностью 74 фланца 72 полости всасывания водяного насоса 71. В случае отсутствия в составе силовой установки теплообменника трансмиссии, фланец 73 на корпусе модуля глушится заглушкой.
При наличии системы рециркуляции отработавших газов слив охлаждающей жидкости из теплообменника этой системы (не показан на фигурах) организован в отдельный фланец 109 на корпусе модуля 9, минуя все системы модуля непосредственно в блок и попадает в сборный канал.