Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к элементам конструкции систем жидкостного охлаждения и к устройствам для охлаждения наддувочного воздуха двигателей внутреннего сгорания транспортного средства, в частности грузового транспортного средства.
Известен блок охлаждения, включающий радиаторы и вентилятор, раму с ножками, на которой горизонтально закреплены через амортизаторы, по меньшей мере, два радиатора, а над каждым или под каждым радиатором установлен вентилятор (см. патент RU №69922, МПК F01P 3/04, F01P 3/18 (2006.01) опубл. 10.01.2008).
Недостатком данного блока охлаждения является отсутствие алгоритма либо наличие узкого диапазона регулирования работы его охлаждения.
Известен магистральный автомобиль с охладителем наддувочного воздуха, имеющий подвижную раму и моторный отсек, имеющий отверстие для прохождения воздуха на передней части рамы, предназначенное для приема потока при движении автомобиля, радиатор, установленный на раме, примыкающей к воздухозаборнику, и зарядный охладитель наддувочного воздуха, установленный рядом над радиатором и расположенный рядом с воздухозаборником моторного отсека для параллельного потока окружающего воздуха через него, воздушные коллекторы или воздухоохладители воздухоохладителя поперечного потока предпочтительно имеют вертикально центрированные обращенные назад отверстия, чтобы исключить изгибы в каналах, соединенных с двигателем, обеспечивая при этом оптимальную конструкцию коллектора (см. патент US №4736727, МПК F02B 29/04, опубл. 12.04.1988).
Недостатками представленного технического решения являются ограничение при данной компоновке теплообменников возможной тепловой мощности снимаемой каждым теплообменником и, как следствие, ограничение мощности применяемого двигателя внутреннего сгорания на автомобиле капотной компоновки.
Известен также блок радиаторов, состоящий из охладителя наддува и радиатора, содержащий остовы с трубками и охлаждающими пластинами, бачки с патрубками, а также средства крепления, при этом остовы каждого из теплообменников расположены между бачками другого (RU №126108, МПК F28F 1/10 (2006.01), опубл. 20.03.2013).
Известный блок радиаторов имеет невысокую надежность, охлаждение радиатора происходит с помощью крыльчатки двигателя вследствие снижается мощность двигателя и повышается расход топлива.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является блок охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из охладителя наддува и радиатора, соединенных между собой элементами крепления и содержащих остовы с трубками и охлаждающими пластинами, бачки с патрубками, а также средства крепления к несущей системе транспортного средства. Блок также оснащен упругими компенсирующими элементами, устанавливаемыми в элементах крепления охладителя наддува и радиатора, узлами крепления блока для удерживания его в заданном положении относительно несущей системы транспортного средства, размещенными совместно со средствами крепления к несущей системе транспортного средства на охладителе наддува, при этом верхний бачок радиатора снабжен ложементами, имеющими цилиндрическую опорную поверхность и удерживающими элементами, кроме того, нижний и верхний бачки радиатора имеют П-образные элементы для крепления кожуха вентилятора (см. патент RU №192074, МПК F01P 3/18 (2006.01), опубл. 03.09.2019).
Недостатком известного технического решения является спроектированный кожух радиатора, обязывающий использование прямого привода вентилятора от двигателя, что, в свою очередь, приводит при различных условиях эксплуатации в составе транспортного средства к повышенному потреблению мощности от двигателя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение мощности двигателя, расходуемой на его охлаждение, путем применения нескольких вентиляторов и обеспечения регулирования работы вентиляторов радиатора системы охлаждения в зависимости от температуры двигателя.
Для решения поставленной задачи в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящей из охладителя наддува и радиатора, соединенных между собой элементами крепления и содержащих остовы с трубками и охлаждающими пластинами, бачки с патрубками, на которых установлен кожух, вентилятор, а также средства крепления к несущей системе транспортного средства, дополнительно установлен блок управления вентиляторами автомобиля, при этом на кожухе установлены электрические вентиляторы в количестве более одного и снабжены электрическими разъемами, подсоединенными к блоку управления, задающему режим работы этих вентиляторов в зависимости от показаний температурных датчиков, размещенных на входе и выходе радиатора. В частном случае на кожухе установлены восемь электрических вентиляторов. Количество электрических вентиляторов выбирается с учетом их производительности и максимального охвата охлаждаемой поверхности радиатора.
Совокупность существенных признаков, заключающаяся в том, что дополнительно установлен блок управления вентиляторами автомобиля, при этом на кожухе установлены электрические вентиляторы в количестве более одного и снабжены электрическими разъемами, подсоединенными к блоку управления, задающему режим работы этих вентиляторов в зависимости от показаний температурных датчиков, размещенных на входе и выходе радиатора, позволяет снизить мощность двигателя, расходуемой на его охлаждение.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами
фиг. 1 - управляемая система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, вид со стороны охладителя наддува в изометрии;
фиг. 2 - то же, общий вид со стороны радиатора в изометрии.
1
2
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит охладитель 1 наддува и радиатор 2, содержащие остовы с трубками и охлаждающими пластинами (не показано), бачки с патрубками: 3 и 4 - входной и выходной охладителя наддува, 5 и 6 - верхний и нижний радиатора. К охладителю 1 с помощью элементов крепления закреплен кожух 7. На кожухе 7 установлены восемь вентиляторов 8, снабженных электрическими разъемами 9, подсоединенными к блоку управления вентиляторами (БУВ) (не показан) автомобиля, задающему режим работы этих вентиляторов 8 в зависимости от показаний температурных датчиков t и t, размещенных на входе и выходе радиатора 2. На входной и выходной бачки 3 и 4 охладителя наддува устанавливают узлы 10 крепления блока охлаждения для связи с элементами несущей системы транспортного средства. Система охлаждения имеет упругие компенсирующие элементы 11, устанавливаемые сверху и снизу в элементах крепления охладителя 1 наддува для упругого соединения к нему радиатора 2.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
При работе двигателя надувочный воздух проходит через входной бачок 3, затем поступает в трубки, расположенные между бачками. После этого воздух направляется в бачок 4, а затем - в систему наддува двигателя внутреннего сгорания. Охлаждаемый теплоноситель, жидкость системы охлаждения поступает в верхний бачок 5, проходя через трубки, расположенные между бачками, выходит в нижний бачок 6, затем направляется в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Из-за наличия многочисленных трубок и охлаждающих пластин, расположенных между бачками, происходит интенсивная теплоотдача тепла воздуху, подаваемого к элементам блока при работе вентилятора.
1
2
1
1
2
1
1
2
Работа электрических вентиляторов основана на заранее прописанном алгоритме, в котором при повышении температуры охлаждаемой жидкости повышается и скорость вращения вентиляторов. Работу электрических вентиляторов задает блок управления вентиляторами (БУВ) автомобиля по показаниям температурных датчиков, которые устанавливаются на входе (t) и выходе (t) радиатора. При достижении t=95°C БУВ включает вентиляторы на малые обороты. БУВ автомобиля постоянно отслеживает разницу Δt=t-t. При одновременном увеличении t и уменьшении Δt БУВ пропорционально увеличивает скорость вращения вентиляторов. При достижении Δt=0°C или t=110°C БУВ включает вентиляторы на максимальную скорость. При одновременном уменьшении t1 и увеличении Δt БУВ задает команду о пропорциональном уменьшении скорости вращении вентиляторов. При достижении Δt=15°C или t=85°C БУВ автомобиля отключает работу вентиляторов.
1
2
3
3
3
3
3
3
При выходе из строя одного из датчиков t или t, БУВ автомобиля управляет вентиляторами по показаниям штатного датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания t (на рисунке не показано). Так, при достижении t=95°C БУВ автомобиля включает вентиляторы на малые обороты. При увеличении t на каждые 5°С БУВ задает команду на увеличении скорости вращения вентиляторов. При достижении t=110°C БУВ автомобиля включает вентиляторы на максимальную скорость. При уменьшении t БУВ пропорционально уменьшает скорость вращения вентиляторов. При показаниях t=85°C БУВ отключает работу вентиляторов.
1
3
2
3
При одновременном выходе из строя датчиков t и t или t и t БУВ переходит в режим аварийного управления и включает вентиляторы на максимальную скорость.
4
4
4
4
4
4
Также работу электрических вентиляторов можно задать с помощью штатного температурного датчика охладителя наддувочного воздуха t (на рисунке не показано). При достижении t=95°C БУВ включает вентиляторы на малые обороты. При увеличении t на каждые 5°С БУВ увеличивает скорость вращения вентиляторов. При достижении t=110°С БУВ включает вентиляторы на максимальную скорость. При уменьшении t БУВ пропорционально уменьшает скорость вращения вентиляторов. При t=85°C БУВ отключает вентиляторы.
Все восемь вентиляторов работают с одинаковой скоростью вращения, питаются от бортовой системы от 18 В до 30 В.
1
2
БУВ имеет возможность диагностировать состояние датчиков t и t и обрывы цепей питания приводов каждого из восьми вентиляторов. При обнаружении неисправностей БУВ по CAN-шине передает сигнал о неисправности в бортовую систему автомобиля.
Заявляемое техническое решение позволяет снизить мощность двигателя, расходуемой на его охлаждение, путем применения нескольких вентиляторов и обеспечения регулирования работы вентиляторов радиатора системы охлаждения в зависимости от температуры двигателя.
Кроме того, техническое решение позволяет повысить надежность его работы.
Заявляемое техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.