Терморегулятор для вентилятора автомобиля, автоэлектрика. Электронный термостат для автомобиля
Терморегулятор для вентилятора автомобиля, автоэлектрика — Поделки для авто
Терморегулятор для вентилятора, с уверенностью можно использовать для автомобиля, в помощь приходит автоэлектрика. Подобная система, неоднократно доказала свою доступность, простоту и надёжность. Основу устройства, составляют всего лишь три компонента – подстроечный резистор, силовой транзистор и термистор на 10 килоОМ. Терморегулятор – сделай сам!
Потребуется мощный транзистор, поскольку он будет являться, силовой частью регулятора и во время подключения вентиляторов повышенной мощности, именно через него, протекает большой ток. В качестве датчика температуры, будет использоваться термистор. Для более точной настройки устройства, подстроечный резистор, на 10 килоОМ, лучше взять многооборотный.
Установку нужной температуры, также как и чувствительность к температуре, регулируют путём вращения переменного резистора. Термистор, по сути, является переменным резистором, его сопротивление, напрямую зависит от температуры, чем она выше – тем меньше сопротивление у термистора. Куллер, следовательно, будет увеличивать вращения, именно при больших температурах.
Термистор, играет роль термодатчика и крепится либо на радиатор, либо на блок двигателя.
Подобная система, буквально создана, для старых, отечественных марок автомобилей, в которых вентилятор работает, не зависимо от того, какая температура воды в двигателе. При желании, можно заменить полевой транзистор более мощным, например IRF3205, IRZF44, IRL3705, IRFZ40, IRFZ48, IRFZ46. Кстати, IRF3205 является достаточно сильным, его рассеивающая мощность составляет 200 ватт. Вне зависимости от вашего выбора, транзистор необходимо укрепить на теплоотвод (но при маломощных нагрузках, до 50, теплоотвод не потребуется), его просто прикрепляют на кузов автомобиля, через изолирующие пластинки и обязательно, шайбы.
Следом, необходимо добиться нужной степени температурного срабатывания системы. Этого можно добиться, медленно вращая переменный резистор.
Известно, что термисторы делятся на два вида, с отрицательным и положительным температурным коэффициентом. И, как следствие, при понижении температуры, сопротивление уменьшается, а с повышением, соответственно увеличивается. В рассмотренном опыте, был использован термистор с положительным коэффициентом температуры.
Когда термистор разогревается и достигает определённой температуры, то его сопротивление резко увеличивается и на затвор силового ключа, прекращается подача тока. Благодаря этому, закрывается полевой ключ и при прекращении нагрева, уменьшается сопротивление термистора (в данном опыте, 220 – 230 Ом при температуре в комнате 19 градусов). На затвор ключа, возобновляется подача тока, благодаря чему он открывается и подаёт напряжение на вентилятор.
Если поставить вместо нагрузки (маленького вентилятора) автомобильное реле, то с лёгкостью можно подсоединить автомобильный вентилятор включения охлаждения, то есть карлсона))), а если ещё и переменный резистор вывести на панель приборов или просто в салон авто, то можно будет регулировать порог срабатывания вентилятора прямо на ходу.
Используя эту простейшую схему, можно соорудить довольно чувствительный датчик температуры, который с успехом можно применить в быту. А если использовать более точные переменные резисторы (многооборотные), вполне реально добиться, срабатывания и отключения разного устройства от температуры человеческого тела.
Управлять мощными сетевыми нагрузками, становится, возможно, подключив вместо вентилятора, электромагнитное реле на необходимое напряжение и ток. Автоматическое включение и выключение обогревателя, когда температура в комнате выше или ниже нормы, может служить тому примером.Также, схожее устройство, можно соорудить, используя биполярные транзисторы, применяя германиевые диоды, вместо термодатчиков.
И ещё хочу отметить один момент, если у вас произошла неприятность или вы просто решили починить кузов своего автомобиля, то есть отличный центр, который занимается именно кузовным ремонтом машины. Доверьтесь профессионалам и ваш кузов снова будет как новенький.
Благодарю за внимание.
Похожие статьи:
xn----7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai
Терморегулятор для автомобиля | Все своими руками
В общем, это устройство, схема которого показана на рисунке 1, разрабатывалось по просьбе и представляет собой термостат для поддержания определенной температуры в салоне автомобиля.
Основой схемы является микроконтроллер PIC16F628A. Индикации реальной температуры в схеме нет, что еще больше упрощает и так простенькую схему. Индицируется только температура, которую надо поддерживать и не в цифровом виде, а с помощью светодиодов, каждый из которых соответствует определенной температуре термостатирования. Дискретность изменения равна двум градусам и устанавливается при помощи двух кнопок SB1 и SB2. К сожалению, мне не сообщили не вид нагрузки, т.е. чем будет управлять данный термостат, ни коммутируемую мощность. Поэтому транзистор КТ829 можно заменить на более мощный КТ827А или поставить в качестве ключа полевой переключательный транзистор. Например, IRL2505 или подобрать другой, подходящий этой же фирмы «International Rectifier». Смотрим таблицу. Лучше выбирать транзисторы, имеющие в своем обозначении букву L, такие транзисторы рассчитаны на управление логическими уровнями.
Как я уже писал, температуру в салоне устанавливают при помощи двух кнопок. Для увеличения поддерживаемой температуры нажимаем на кнопку SB2. Если на кнопку нажимать кратковременно, то переключение на нужную температуру будет происходить пошагово на следующий уровень, если кнопку удерживать, то переключение будет автоматическим, через каждые полсекунды. Точно также работает кнопка на уменьшение температуры. Алгоритм работы программы контроллера следующий, если температура в салоне автомобиля ниже установленной, то на выходе RA0, вывод 17 микроконтроллера, будет присутствовать напряжение близкое к напряжению питания, примерно 4,5 вольта, если температура в салоне автомобиля выше установленной, то напряжение будет равно почти нулю. Чтобы исключить беспорядочные переключения нагрузки вблизи порога равенства реальной и установленной температуры, в программу введен гистерезис равный одному градусу. Например, если установлена температура 22?С, то смена уровня на выводе 17 произойдет при температуре в салоне равном 23?С. Микросхема стабилизатора напряжения для питания процессора и его «окружения» установлена на небольшой теплоотвод. Величина радиатора для управляющего транзистора зависит от мощности нагрузки. Например, для транзистора IRL2505, у которого сопротивление открытого канала равно всего 0,008Ом, при токе стока равному 10А, радиатор вообще не нужен. Потому что выделяемая на нем мощность в данном случае будет всего Р = IxIx R = 10x10x0,008 = 0,8Вт. В схеме не предусмотрена защита мощного транзистора по току, поэтому предохранитель обязателен. Для уменьшения тока потребления данной схемой можно обычные светодиоды заменить цветными сверхъяркими и подобрать для них другие номиналы резисторов. При одной и той же яркости свечения эти светодиоды потребляют намного меньший ток. В «железе» я данный термостат не пробовал. Схема и программа были промоделированы в протеусе.
Рисунок печатной платы, проект в протеусе и коды программы можно скачать здесь.
Скачать “Терморегулятор для автомобиля” Termostat_AVTO_2_.rar – Загружено 233 раза – 42 KB
Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".
Просмотров:8 069
www.kondratev-v.ru
Автомобильный термостат с электронным управлением
Изобретение относится к системам жидкостного охлаждения поршневых двигателей. Автомобильный термостат с электронным управлением, содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной α и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2α, а остальные - угловой размер α, где α - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2α подвижного диска и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска и в другом крайнем его положении эти окна совмещены. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия и надежности термостата, улучшение энергетических и экологических показателей автомобильного двигателя. 5 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах жидкостного охлаждения поршневых двигателей.
Известны автомобильные термостаты с электронным управлением, содержащие электроуправляемый пропорциональный клапан, регулирующий распределение потоков теплоносителя (охлаждающей жидкости) в каналах системы охлаждения (патент США 6 539 899, заявка Германии 3713 496 и др.). Указанные термостаты позволяют с помощью специального алгоритма, заложенного в контроллер двигателя, гибко управлять распределением потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения и, таким образом, поддерживать тепловое состояние двигателя в зависимости от режима его работы (нагрузки, частоты вращения вала, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и др.). Оптимизация теплового состояния двигателя позволяет улучшить его энергетические и экологические показатели.
Общими недостатками указанных устройств являются конструктивная и технологическая сложность, повышенные габариты, необходимость приложения значительных усилий для перемещения запирающих элементов клапана, относительно большие перемещения запирающих элементов и др. Указанные недостатки не позволяют в полной мере использовать преимущества пропорциональных клапанов для регулирования потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя.
Известен автомобильный термостат с электронным управлением (заявка Германии №3711 949, МПК4 F16K 31/66), содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, имеющий дисковый клапан с электроприводом, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков.
Устройство характеризуется значительным углом поворота (180°) подвижного диска от закрытого положения окон неподвижного диска до полного его открытия (совмещения окон), что, в свою очередь, снижает быстродействие клапана термостата. Кроме того, в данной конструкции термостата используются две пары дисков, одна из которых установлена на входе байпасного канала, а другая - на входе радиаторного канала. Дисковые клапаны имеют привод от единого валика, связанного с электроприводом. Такая конструкция усложняет устройство и увеличивает габаритные размеры термостата, а также повышает величину момента на приводном валике, необходимого для перемещения подвижного диска, вследствие значительной площади соприкасающихся поверхностей дисков. Поскольку площадь соприкасающихся поверхностей дисков клапана довольно велика, снижается его надежность за счет повышения вероятности заклинивания дисковых элементов клапана. При использовании дугообразной концентрической формы окон дисковых элементов клапанов термостата сами клапаны в открытом состоянии имеют достаточно большое гидравлическое сопротивление, обусловленное незначительной площадью окон по сравнению с сечением подводящих и отводящих каналов термостата.
Указанные недостатки ухудшают технические характеристики термостата, что снижает его быстродействие и надежность, а также энергетические и экологические показатели автомобильных двигателей.
Задачей изобретения является повышение быстродействия и надежности термостата, что способствует улучшению энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является упрощение конструкции, уменьшение рабочего угла поворота дискового клапана и снижение гидравлического сопротивления термостата с электронным управлением.
Указанный технический результат достигается тем, что в автомобильном термостате с электронным управлением, содержащем корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной α и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2α, а остальные - угловой размер α, где α - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2α подвижного диска и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска и в другом крайнем его положении эти окна совмещены.
Выполнение окон неподвижного и подвижного дисков в форме радиально расположенных усеченных секторов и их взаимное расположение обеспечивают при поворотном движении подвижного диска постепенное перекрытие байпасного канала термостата с одновременным открытием радиаторного канала, что позволяет использовать один дисковый клапан для регулирования двух потоков охлаждающей жидкости - байпасного и радиаторного и, тем самым, упростить конструкцию и снизить нагрузку на приводной валик.
Форма, количество и расположение окон дискового клапана позволяют максимально использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода охлаждающей жидкости, что существенно снижает гидравлическое сопротивление термостата и позволяет повысить его быстродействие за счет обеспечения небольшого рабочего угла поворота подвижного диска.
На Фиг.1 представлена конструкция автомобильного термостата с электронным управлением.
На Фиг.2 представлена конструкция неподвижного диска.
На Фиг.3 представлена конструкция подвижного диска.
На Фиг.4 представлен вид части корпуса с радиальными перегородками, разделяющими радиаторный и байпасный каналы.
На Фиг.5 представлены различные положения дискового клапана (два крайних и промежуточное) автомобильного термостата с электронным управлением, соответствующие разным режимам его работы:
а) режим прогрева двигателя - открыт только байпасный канал;
б) режим частичных нагрузок двигателя - частично открыты как байпасный, так и радиаторный каналы;
в) режим полной нагрузки двигателя - открыт только радиаторный канал.
Автомобильный термостат с электронным управлением содержит корпус 1 (см. Фиг.1), в котором размещены неподвижный 2 и подвижный 3 диски дискового клапана. Корпус 1, состоящий из двух частей, соединенных с помощью фланцев, включает канал 4 подвода охлаждающей жидкости от двигателя, байпасный канал 5 для отвода охлаждающей жидкости на вход насоса и радиаторный канал 6 для направления охлаждающей жидкости к радиатору. Подвижный диск 3 приводится в движение от приводного валика 7, связанного с электроприводом 8 (шаговый, моментный или другой электродвигатель), при этом имеет возможность поворота до частичного или полного совмещения окон обоих дисков для прохода охлаждающей жидкости. Пружина 9 обеспечивает определенное усилие прижатия подвижного диска 3 к неподвижному диску 2.
В неподвижном диске 2 выполнено четыре одинаковых окна 10 (см. Фиг.1 и 2), имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной α, радиально расположенных на плоскости неподвижного диска 2 под углом 90° относительно друг друга - 10а, 10b, 10с, 10d. Внутренние углы окон скруглены.
В подвижном диске 3 выполнено (см. Фиг.1 и 3) три радиально расположенных окна 11 (е, f, g) в форме усеченных секторов, причем два окна (1f, 11g) имеют угловой размер α, а одно окно (11e) - угловой размер 2α, где α - рабочий угол поворота подвижного диска. Два окна с угловым размером α и ближайшая к ним половина окна с угловым размером 2α расположены под углом 90° относительно друг друга. Внутренние углы окон скруглены. В данном конкретном примере исполнения угловое расположение окна с угловым размером 2α относительно двух других окон с угловым размером α на плоскости подвижного диска 3 соответствует угловым координатам 112 и 158° (см. Фиг.3). Взаимное расположение неподвижного 2 и подвижного 3 дисков обеспечивает совмещение окон при полном перемещении подвижного диска 3 на рабочий угол α, который в данном примере конкретного исполнения составляет 45°.
В других вариантах исполнения устройства количество окон дискового клапана и их угловой размер α могут быть иными. При этом следует учитывать, что с увеличением количества окон будет уменьшаться рабочий угол α поворота подвижного диска, то есть сужаться диапазон регулирования дискового клапана. При уменьшении количества окон дискового клапана, соответственно, будет увеличиваться рабочий угол α поворота подвижного диска.
Для герметизации стыков при установке неподвижного диска 2 в корпусе 1 применены уплотнительные элементы 12 из специальной резины. На внешней кромке неподвижного диска 2 имеется выемка 13 (см. Фиг.2) под штифт 14 (см. Фиг.4) для однозначной ориентации неподвижного диска 2 в корпусе термостата. В центре неподвижного диска 2 имеется цилиндрическое отверстие 15 для приводного валика 7. На внешней кромке подвижного диска 3 выполнена дугообразная лыска 16 (см. Фиг.3), угловая величина которой соответствует рабочему углу α поворота подвижного диска 3. Дугообразная лыска 16 обеспечивает ограничение поворота подвижного диска 3 за счет взаимодействия со штифтом 14, установленным в корпусе термостата (см. Фиг.4) и располагающемся в выемке 13 неподвижного диска 2. В центре подвижного диска 3 выполнено отверстие 17 квадратной формы (см. Фиг.3) для обеспечения поворота диска 3 с помощью приводного валика 7.
Функция дугообразной лыски 16 заключается в ограничении угла поворота подвижного диска 3 (при взаимодействии его со штифтом 14) в пределах рабочего угла α для обеспечения двух крайних положений подвижного диска 3. Эта функция может быть реализована и с помощью других технических средств, например периферийных выступов, специально ориентированных штифтов и т.п.
В качестве материала обоих дисков могут быть применены специальная керамика или пластик, нержавеющая сталь, латунь, бронза, композиционные материалы и т.п.
Неподвижный диск 2 установлен в корпусе термостата таким образом, что одно из его окон (окно 10а), взаимодействующее с окном 11е подвижного диска 3 в одном из крайних его положений, сообщается только с байпасным каналом 5 термостата, а три других окна (10b, 10 с, 10d) неподвижного диска 2, взаимодействующие с тремя окнами подвижного диска (11e, 11f, 11g), в другом крайнем его положении сообщены только с радиаторным каналом. Радиальные перегородки 18 в корпусе 1 термостата (см. Фиг.4) обеспечивают разделение потоков охлаждающей жидкости между байпасным 5 и радиаторным 6 каналами термостата.
Автомобильный термостат с электронным управлением работает следующим образом (см. Фиг.5). В крайнем левом положении подвижного диска 3 (см. Фиг.5, а) открыто только окно 10а неподвижного диска 2, сообщающееся с байпасным каналом 5 термостата. Это положение дискового клапана термостата соответствует режиму прогрева двигателя, когда вся охлаждающая жидкость направляется термостатом из рубашки охлаждения двигателя на вход насоса, минуя радиатор.
После завершения прогрева двигателя по сигналам контроллера (на чертежах не показан) с помощью электропривода 8 через приводной валик 7 (см. Фиг.1) осуществляется поворот подвижного диска 3 по часовой стрелке (см. Фиг.5, б) таким образом, что окно 10а неподвижного диска 2 постепенно закрывается, а окна 10b,
10 с, 10d этого же диска открываются, то есть происходит постепенное перекрытие байпасного канала 5 и открытие радиаторного канала 6 (охлаждающая жидкость начинает поступать в радиатор и далее - на вход насоса).
После упора штифта 14 в буртик дугообразной лыски 16 подвижного диска 3 (крайнее правое положение подвижного диска 3) перемещение последнего прекращается (см. Фиг.5, в), при этом оказываются полностью открытыми окна 10b, 10е, 10d неподвижного диска 2, а окно 10а этого диска - закрытым, то есть радиаторный канал термостата полностью открывается (охлаждающая жидкость поступает из двигателя в радиатор и далее опять в двигатель), а байпасный канал термостата полностью закрывается.
Таким образом, при определенном угле поворота подвижного диска 3 (для данной конструкции α=45°) происходит совмещение определенных окон подвижного и неподвижного дисков и, тем самым, обеспечивается максимальное проходное сечение радиаторного канала термостата (подача охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя к радиатору) при полном перекрытии байпасного канала. Обеспечение максимального проходного сечения каналов поворотом подвижного диска на угол 45° (в устройстве прототипа 180°) позволяет повысить быстродействие клапана термостата по сравнению с прототипом в несколько раз.
Поскольку работа автомобильного термостата с электронным управлением осуществляется по специальной программе, заложенной в контроллер двигателя, обеспечивается определенное позиционирование подвижного диска 3 относительно неподвижного диска 2 в зависимости от режимных параметров работы двигателя. Изменением углового положения подвижного диска 3 осуществляется распределение потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения.
Данное техническое решение обладает рядом преимуществ - простотой и компактностью конструкции, широкими возможностями регулирования распределения потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя, достаточно высоким быстродействием. Заявленные форма, количество и расположение окон дискового клапана позволяют максимально использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода охлаждающей жидкости, что существенно снижает гидравлическое сопротивление термостата в целом и повышает его надежность.
Регулирование температуры охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения двигателя в зависимости от режимов работы двигателя с использованием заявленной конструкции термостата позволяет ускорить прогрев двигателя и каталитического нейтрализатора отработавших газов при холодном пуске и снизить эксплуатационный расход топлива при одновременном уменьшении выброса токсичных компонентов. За счет ускорения прогрева холодного двигателя повышается комфорт в салоне автомобиля в зимнее время года.
Применение заявленного технического решения позволит повысить быстродействие и надежность, что обеспечивает улучшение энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей, повышая в целом технический уровень автомобилей.
Автомобильный термостат с электронным управлением, содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, отличающийся тем, что окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной α и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2α, а остальные - угловой размер α, где α - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2α подвижного диска, и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска, и в другом крайнем его положении эти окна совмещены.
www.findpatent.ru
автомобильный термостат с электронным управлением - патент РФ 2375592
Изобретение относится к системам жидкостного охлаждения поршневых двигателей. Автомобильный термостат с электронным управлением, содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2 , а остальные - угловой размер , где - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2 подвижного диска и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска и в другом крайнем его положении эти окна совмещены. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия и надежности термостата, улучшение энергетических и экологических показателей автомобильного двигателя. 5 ил. 
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах жидкостного охлаждения поршневых двигателей.
Известны автомобильные термостаты с электронным управлением, содержащие электроуправляемый пропорциональный клапан, регулирующий распределение потоков теплоносителя (охлаждающей жидкости) в каналах системы охлаждения (патент США 6 539 899, заявка Германии 3713 496 и др.). Указанные термостаты позволяют с помощью специального алгоритма, заложенного в контроллер двигателя, гибко управлять распределением потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения и, таким образом, поддерживать тепловое состояние двигателя в зависимости от режима его работы (нагрузки, частоты вращения вала, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и др.). Оптимизация теплового состояния двигателя позволяет улучшить его энергетические и экологические показатели.
Общими недостатками указанных устройств являются конструктивная и технологическая сложность, повышенные габариты, необходимость приложения значительных усилий для перемещения запирающих элементов клапана, относительно большие перемещения запирающих элементов и др. Указанные недостатки не позволяют в полной мере использовать преимущества пропорциональных клапанов для регулирования потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя.
Известен автомобильный термостат с электронным управлением (заявка Германии № 3711 949, МПК4 F16K 31/66), содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, имеющий дисковый клапан с электроприводом, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков.
Устройство характеризуется значительным углом поворота (180°) подвижного диска от закрытого положения окон неподвижного диска до полного его открытия (совмещения окон), что, в свою очередь, снижает быстродействие клапана термостата. Кроме того, в данной конструкции термостата используются две пары дисков, одна из которых установлена на входе байпасного канала, а другая - на входе радиаторного канала. Дисковые клапаны имеют привод от единого валика, связанного с электроприводом. Такая конструкция усложняет устройство и увеличивает габаритные размеры термостата, а также повышает величину момента на приводном валике, необходимого для перемещения подвижного диска, вследствие значительной площади соприкасающихся поверхностей дисков. Поскольку площадь соприкасающихся поверхностей дисков клапана довольно велика, снижается его надежность за счет повышения вероятности заклинивания дисковых элементов клапана. При использовании дугообразной концентрической формы окон дисковых элементов клапанов термостата сами клапаны в открытом состоянии имеют достаточно большое гидравлическое сопротивление, обусловленное незначительной площадью окон по сравнению с сечением подводящих и отводящих каналов термостата.
Указанные недостатки ухудшают технические характеристики термостата, что снижает его быстродействие и надежность, а также энергетические и экологические показатели автомобильных двигателей.
Задачей изобретения является повышение быстродействия и надежности термостата, что способствует улучшению энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является упрощение конструкции, уменьшение рабочего угла поворота дискового клапана и снижение гидравлического сопротивления термостата с электронным управлением.
Указанный технический результат достигается тем, что в автомобильном термостате с электронным управлением, содержащем корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2 , а остальные - угловой размер , где - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2 подвижного диска и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска и в другом крайнем его положении эти окна совмещены.
Выполнение окон неподвижного и подвижного дисков в форме радиально расположенных усеченных секторов и их взаимное расположение обеспечивают при поворотном движении подвижного диска постепенное перекрытие байпасного канала термостата с одновременным открытием радиаторного канала, что позволяет использовать один дисковый клапан для регулирования двух потоков охлаждающей жидкости - байпасного и радиаторного и, тем самым, упростить конструкцию и снизить нагрузку на приводной валик.
Форма, количество и расположение окон дискового клапана позволяют максимально использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода охлаждающей жидкости, что существенно снижает гидравлическое сопротивление термостата и позволяет повысить его быстродействие за счет обеспечения небольшого рабочего угла поворота подвижного диска.
На Фиг.1 представлена конструкция автомобильного термостата с электронным управлением.
На Фиг.2 представлена конструкция неподвижного диска.
На Фиг.3 представлена конструкция подвижного диска.
На Фиг.4 представлен вид части корпуса с радиальными перегородками, разделяющими радиаторный и байпасный каналы.
На Фиг.5 представлены различные положения дискового клапана (два крайних и промежуточное) автомобильного термостата с электронным управлением, соответствующие разным режимам его работы:
а) режим прогрева двигателя - открыт только байпасный канал;
б) режим частичных нагрузок двигателя - частично открыты как байпасный, так и радиаторный каналы;
в) режим полной нагрузки двигателя - открыт только радиаторный канал.
Автомобильный термостат с электронным управлением содержит корпус 1 (см. Фиг.1), в котором размещены неподвижный 2 и подвижный 3 диски дискового клапана. Корпус 1, состоящий из двух частей, соединенных с помощью фланцев, включает канал 4 подвода охлаждающей жидкости от двигателя, байпасный канал 5 для отвода охлаждающей жидкости на вход насоса и радиаторный канал 6 для направления охлаждающей жидкости к радиатору. Подвижный диск 3 приводится в движение от приводного валика 7, связанного с электроприводом 8 (шаговый, моментный или другой электродвигатель), при этом имеет возможность поворота до частичного или полного совмещения окон обоих дисков для прохода охлаждающей жидкости. Пружина 9 обеспечивает определенное усилие прижатия подвижного диска 3 к неподвижному диску 2.
В неподвижном диске 2 выполнено четыре одинаковых окна 10 (см. Фиг.1 и 2), имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной , радиально расположенных на плоскости неподвижного диска 2 под углом 90° относительно друг друга - 10а, 10b, 10с, 10d. Внутренние углы окон скруглены.
В подвижном диске 3 выполнено (см. Фиг.1 и 3) три радиально расположенных окна 11 (е, f, g) в форме усеченных секторов, причем два окна (1f, 11g) имеют угловой размер , а одно окно (11e) - угловой размер 2 , где - рабочий угол поворота подвижного диска. Два окна с угловым размером и ближайшая к ним половина окна с угловым размером 2 расположены под углом 90° относительно друг друга. Внутренние углы окон скруглены. В данном конкретном примере исполнения угловое расположение окна с угловым размером 2 относительно двух других окон с угловым размером на плоскости подвижного диска 3 соответствует угловым координатам 112 и 158° (см. Фиг.3). Взаимное расположение неподвижного 2 и подвижного 3 дисков обеспечивает совмещение окон при полном перемещении подвижного диска 3 на рабочий угол , который в данном примере конкретного исполнения составляет 45°.
В других вариантах исполнения устройства количество окон дискового клапана и их угловой размер могут быть иными. При этом следует учитывать, что с увеличением количества окон будет уменьшаться рабочий угол поворота подвижного диска, то есть сужаться диапазон регулирования дискового клапана. При уменьшении количества окон дискового клапана, соответственно, будет увеличиваться рабочий угол поворота подвижного диска.
Для герметизации стыков при установке неподвижного диска 2 в корпусе 1 применены уплотнительные элементы 12 из специальной резины. На внешней кромке неподвижного диска 2 имеется выемка 13 (см. Фиг.2) под штифт 14 (см. Фиг.4) для однозначной ориентации неподвижного диска 2 в корпусе термостата. В центре неподвижного диска 2 имеется цилиндрическое отверстие 15 для приводного валика 7. На внешней кромке подвижного диска 3 выполнена дугообразная лыска 16 (см. Фиг.3), угловая величина которой соответствует рабочему углу поворота подвижного диска 3. Дугообразная лыска 16 обеспечивает ограничение поворота подвижного диска 3 за счет взаимодействия со штифтом 14, установленным в корпусе термостата (см. Фиг.4) и располагающемся в выемке 13 неподвижного диска 2. В центре подвижного диска 3 выполнено отверстие 17 квадратной формы (см. Фиг.3) для обеспечения поворота диска 3 с помощью приводного валика 7.
Функция дугообразной лыски 16 заключается в ограничении угла поворота подвижного диска 3 (при взаимодействии его со штифтом 14) в пределах рабочего угла для обеспечения двух крайних положений подвижного диска 3. Эта функция может быть реализована и с помощью других технических средств, например периферийных выступов, специально ориентированных штифтов и т.п.
В качестве материала обоих дисков могут быть применены специальная керамика или пластик, нержавеющая сталь, латунь, бронза, композиционные материалы и т.п.
Неподвижный диск 2 установлен в корпусе термостата таким образом, что одно из его окон (окно 10а), взаимодействующее с окном 11е подвижного диска 3 в одном из крайних его положений, сообщается только с байпасным каналом 5 термостата, а три других окна (10b, 10 с, 10d) неподвижного диска 2, взаимодействующие с тремя окнами подвижного диска (11e, 11f, 11g), в другом крайнем его положении сообщены только с радиаторным каналом. Радиальные перегородки 18 в корпусе 1 термостата (см. Фиг.4) обеспечивают разделение потоков охлаждающей жидкости между байпасным 5 и радиаторным 6 каналами термостата.
Автомобильный термостат с электронным управлением работает следующим образом (см. Фиг.5). В крайнем левом положении подвижного диска 3 (см. Фиг.5, а) открыто только окно 10а неподвижного диска 2, сообщающееся с байпасным каналом 5 термостата. Это положение дискового клапана термостата соответствует режиму прогрева двигателя, когда вся охлаждающая жидкость направляется термостатом из рубашки охлаждения двигателя на вход насоса, минуя радиатор.
После завершения прогрева двигателя по сигналам контроллера (на чертежах не показан) с помощью электропривода 8 через приводной валик 7 (см. Фиг.1) осуществляется поворот подвижного диска 3 по часовой стрелке (см. Фиг.5, б) таким образом, что окно 10а неподвижного диска 2 постепенно закрывается, а окна 10b,
10 с, 10d этого же диска открываются, то есть происходит постепенное перекрытие байпасного канала 5 и открытие радиаторного канала 6 (охлаждающая жидкость начинает поступать в радиатор и далее - на вход насоса).
После упора штифта 14 в буртик дугообразной лыски 16 подвижного диска 3 (крайнее правое положение подвижного диска 3) перемещение последнего прекращается (см. Фиг.5, в), при этом оказываются полностью открытыми окна 10b, 10е, 10d неподвижного диска 2, а окно 10а этого диска - закрытым, то есть радиаторный канал термостата полностью открывается (охлаждающая жидкость поступает из двигателя в радиатор и далее опять в двигатель), а байпасный канал термостата полностью закрывается.
Таким образом, при определенном угле поворота подвижного диска 3 (для данной конструкции =45°) происходит совмещение определенных окон подвижного и неподвижного дисков и, тем самым, обеспечивается максимальное проходное сечение радиаторного канала термостата (подача охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя к радиатору) при полном перекрытии байпасного канала. Обеспечение максимального проходного сечения каналов поворотом подвижного диска на угол 45° (в устройстве прототипа 180°) позволяет повысить быстродействие клапана термостата по сравнению с прототипом в несколько раз.
Поскольку работа автомобильного термостата с электронным управлением осуществляется по специальной программе, заложенной в контроллер двигателя, обеспечивается определенное позиционирование подвижного диска 3 относительно неподвижного диска 2 в зависимости от режимных параметров работы двигателя. Изменением углового положения подвижного диска 3 осуществляется распределение потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения.
Данное техническое решение обладает рядом преимуществ - простотой и компактностью конструкции, широкими возможностями регулирования распределения потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя, достаточно высоким быстродействием. Заявленные форма, количество и расположение окон дискового клапана позволяют максимально использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода охлаждающей жидкости, что существенно снижает гидравлическое сопротивление термостата в целом и повышает его надежность.
Регулирование температуры охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения двигателя в зависимости от режимов работы двигателя с использованием заявленной конструкции термостата позволяет ускорить прогрев двигателя и каталитического нейтрализатора отработавших газов при холодном пуске и снизить эксплуатационный расход топлива при одновременном уменьшении выброса токсичных компонентов. За счет ускорения прогрева холодного двигателя повышается комфорт в салоне автомобиля в зимнее время года.
Применение заявленного технического решения позволит повысить быстродействие и надежность, что обеспечивает улучшение энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей, повышая в целом технический уровень автомобилей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Автомобильный термостат с электронным управлением, содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе подвижного и неподвижного дисков, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный диск поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон обоих дисков, отличающийся тем, что окна обоих дисков выполнены в форме усеченных секторов, радиально расположенных на плоскости дисков, при этом в неподвижном диске окна выполнены с угловой величиной и равномерно расположены на его плоскости, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, в подвижном диске выполнено на одно окно меньше, чем в неподвижном, причем одно из окон имеет угловой размер 2 , а остальные - угловой размер , где - полный рабочий угол поворота подвижного диска, при этом окно неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом термостата, имеет возможность взаимодействия только с окном с угловым размером 2 подвижного диска, и в одном из крайних его положений указанные окна совмещены, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом, имеют возможность взаимодействия со всеми окнами подвижного диска, и в другом крайнем его положении эти окна совмещены.
www.freepatent.ru
термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя - патент РФ 2375591
Изобретение относится к жидкостному охлаждению поршневых двигателей. Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя содержит корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе неподвижного и подвижного запирающего элемента, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный запирающий элемент поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон неподвижного и подвижного запирающего элемента, в неподвижном диске выполнено n окон, имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной , радиально и равномерно расположенных на плоскости неподвижного диска, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, а подвижный запирающий элемент выполнен в виде радиально несимметрично расположенных лепестков в количестве (n-1) в форме секторов, образующих окна в виде прорезей, при этом один из лепестков имеет угловой размер 2 , где - полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем > , при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2 подвижного запирающего элемента, сообщено с каналом подвода охлаждающей жидкости, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиальным каналом и взаимодействующие со всеми лепестками подвижного запирающего элемента, сообщены с каналом подвода охлаждающей жидкости в другом крайнем положении подвижного запирающего элемента. Изобретение обеспечивает повышение надежности термостата, а также улучшение энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах жидкостного охлаждения поршневых двигателей.
Известны автомобильные термостаты с электронным управлением, содержащие электроуправляемый пропорциональный клапан, регулирующий распределение потоков теплоносителя (охлаждающей жидкости) в каналах системы охлаждения (патент США 6539899, заявка Германии 3713496 и др.). Указанные термостаты позволяют с помощью специального алгоритма, заложенного в контроллер двигателя, гибко управлять распределением потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения и, таким образом, поддерживать тепловое состояние двигателя в зависимости от режима его работы (нагрузки, частоты вращения вала, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и др.). Оптимизация теплового состояния двигателя позволяет улучшить его энергетические и экологические показатели,
Общими недостатками указанных устройств являются конструктивная и технологическая сложность, повышенные габариты, необходимость приложения значительных усилий для перемещения запирающих элементов клапана, большие перемещения запирающих элементов и др. Указанные недостатки не позволяют в полной мере использовать преимущества пропорциональных клапанов для регулирования потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя.
Известен автомобильный термостат с электронным управлением (заявка Германии № 3711949, МПК4 F16K 31/66, F01P 7/16), содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, имеющий дисковый клапан с электроприводом, состоящий из установленных в корпусе неподвижного диска и подвижного запирающего элемента, в которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный запирающий элемент поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до полного закрытия или открытия окон неподвижного диска.
Устройство характеризуется относительно большой площадью соприкасающихся поверхностей дисков, что приводит к значительной силе трения (особенно в начале движения диска) и повышает величину момента на приводном валике, необходимого для перемещения подвижного диска. Кроме того, данное устройство обладает усложненной конструкцией и значительными габаритными размерами. При использовании дугообразной концентрической формы окон дисковых элементов клапана термостата сам клапан в открытом состоянии имеет относительно большое гидравлическое сопротивление, обусловленное незначительной площадью окон по сравнению с сечением подводящих и отводящих каналов термостата.
Указанные недостатки ухудшают технические характеристики термостата, что снижает его надежность, а также энергетические и экологические показатели автомобильных двигателей.
Задачей изобретения является повышение надежности термостата, а также улучшение энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является повышение безотказности, упрощение конструкции и снижение массы термостата с электронным управлением при одновременном уменьшении его гидравлического сопротивления.
Указанный технический результат достигается тем, что в термостате с электронным управлением для автомобильного двигателя, содержащем корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе неподвижного диска и подвижного запирающего элемента, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный запирающий элемент поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон неподвижного диска и подвижного запирающего элемента, в неподвижном диске выполнено n окон, имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной , радиально и равномерно расположенных на плоскости неподвижного диска, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, а подвижный запирающий элемент выполнен в виде радиально несимметрично расположенных лепестков в количестве (n-1) в форме секторов, образующих окна в виде прорезей, при этом один из лепестков имеет угловой размер 2 , а остальные лепестки - угловой размер , где - полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем > , при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2 подвижного запирающего элемента, одним из крайних положений подвижного запирающего элемента сообщено с каналом подвода охлаждающей жидкости, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом и взаимодействующие со всеми лепестками подвижного запирающего элемента, сообщены с каналом подвода охлаждающей жидкости в другом крайнем положении подвижного запирающего элемента.
Угол кромок лепестков подвижного запирающего элемента дискового клапана, прилегающих к рабочей плоскости подвижного запирающего элемента, может быть выполнен острым.
Упрощение конструкции и снижение массы термостата с электронным управлением достигается тем, что подвижный запирающий элемент выполнен в виде радиально несимметрично расположенных лепестков в форме секторов, между которыми образованы окна в виде прорезей.
Повышение безотказности термостата достигается за счет обеспечения самоочищения дискового клапана, для чего у каждого лепестка подвижного запирающего элемента клапана угол кромок, прилегающих к рабочей плоскости подвижного запирающего элемента, выполнен острым. Безотказность повышается также за счет обеспечения минимальной площади соприкосновения между подвижным запирающим элементом и плоскостью неподвижного диска с окнами, что позволяет снизить силу трения между ними и уменьшить при этом усилие, необходимое для перемещения подвижного запирающего элемента.
Снижение гидравлического сопротивления дискового клапана
обеспечивается подбором количества и расположения лепестков подвижного запирающего элемента, что позволяет максимально эффективно использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода жидкости и увеличить при этом сечение проточных каналов термостата и его клапана.
На Фиг.1 представлена конструкция термостата с электронным управлением
для автомобильного двигателя.
На Фиг.2 представлена конструкция неподвижного диска.
На Фиг.3 представлена конструкция подвижного запирающего элемента.
На Фиг.4 представлен вид части корпуса с радиальными перегородками, разделяющими радиаторный и байпасный каналы.
На Фиг.5 представлены различные положения дискового клапана (два крайних и промежуточное) автомобильного термостата с электронным управлением, соответствующие разным режимам его работы:
а) режим прогрева двигателя - открыт только байпасный канал;
б) режим частичных нагрузок двигателя - частично открыты как байпасный, так и радиаторный каналы;
в) режим полной нагрузки двигателя - открыт только радиаторный канал.
Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя содержит корпус 1 (см. Фиг.1), в котором размещены неподвижный диск 2 и подвижный запирающий элемент 3 дискового клапана. Корпус 1, состоящий из двух частей, соединенных с помощью фланцев, включает канал 4 подвода охлаждающей жидкости от двигателя, байпасный канал 5 для отвода охлаждающей жидкости на вход насоса и радиаторный канал 6 для направления охлаждающей жидкости к радиатору. Подвижный запирающий элемент 3 приводится в движение от приводного валика 7, связанного с приводящим электродвигателем (на фиг.1 не показан). Пружина 8, установленная соосно с приводным валиком 7, обеспечивает определенное усилие прижатия подвижного запирающего элемента 3 к неподвижному диску 2. В неподвижном диске 2 выполнены окна 9. Подвижный запирающий элемент 3 выполнен в виде трех радиально несимметрично расположенных лепестков в форме секторов, имеющих различную угловую величину, причем между лепестками образованы окна в виде прорезей. Лепестки при повороте запирающего элемента открывают и закрывают окна 9 неподвижного диска 2.
Для герметизации стыков при установке диска 2 в корпусе 1 применены уплотнительные элементы 10 из специальной резины.
В неподвижном диске 2 (см. Фиг.2) выполнено четыре окна 9а, 9b, 9c, 9d, имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной , радиально расположенных на плоскости диска под углом 90° относительно друг друга. Внутренние углы окон скруглены. На периферии неподвижного диска 2 имеется отверстие 11 под штифт 12 для однозначной ориентации диска 2 при монтаже в корпусе термостата. В центре неподвижного диска 2 имеется цилиндрическое отверстие 13 для приводного валика 7.
Подвижный запирающий элемент 3 (см. Фиг.3) выполнен в виде трех радиально несимметрично расположенных лепестков 14, 15, 16 в форме секторов, сходящихся в центральной части подвижного запирающего элемента 3 и имеющих различную угловую величину, причем между лепестками образованы окна в виде прорезей. Лепестки 15 и 16 имеют угловой размер , а лепесток 14 - размер 2 , где - полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента 3.
Угловое расположение лепестка 14 с размером 2 относительно двух других лепестков с размерами на плоскости подвижного запирающего элемента 3 соответствует угловым координатам 112° и 158°. Такое расположение лепестков подвижного запирающего элемента 3 и окон неподвижного диска 2, а также соотношение угловых размеров > , обеспечивает гарантированное перекрытие окон лепестками при повороте подвижного запирающего элемента 3 на рабочий угол . Разность ( - ) в конкретных конструкциях может составлять, например, от 2° до 10°.
В других вариантах исполнения устройства количество окон n неподвижного диска и их угловой размер могут быть иными. При этом следует учитывать, что с увеличением количества окон n будет уменьшаться рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, то есть сужаться диапазон регулирования дискового клапана. При уменьшении количества окон n неподвижного диска, соответственно, будет увеличиваться рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента.
Для ограничения поворота подвижного запирающего элемента 3 на внешней кромке его лепестка 14 выполнена дугообразная лыска 17, угловая величина которой соответствует рабочему углу поворота подвижного элемента. Лыска 17 обеспечивает ограничение поворота подвижного запирающего элемента 3 за счет того, что в нее входит штифт 12, установленный в корпусе термостата и располагающийся в отверстии 11 неподвижного диска 2 (см. Фиг.2). В центре подвижного запирающего элемента 3 выполнено отверстие 18 квадратной формы для обеспечения привода подвижного запирающего элемента 3 от приводного валика 7.
Для повышения надежности термостата путем обеспечения самоочищения элементов клапана от возможных загрязнений в процессе работы (отложения солей, твердых частиц, гелеобразных веществ и т.п.) на соприкасающихся рабочих поверхностях неподвижного диска 2 и подвижного запирающего элемента 3 лепестки подвижного запирающего элемента 3 выполнены с заостренной кромкой вблизи плоскости, скользящей по поверхности неподвижного диска 2. На Фиг.3 представлено поперечное сечение Б-Б одного из лепестков подвижного запирающего элемента. Как видно, угол у кромок лепестка, прилегающих к рабочей плоскости подвижного запирающего элемента 3, выполнен острым, то есть имеет величину менее 90°.
Острая кромка лепестков подвижного запирающего элемента 3 позволит эффективно удалять загрязнения с рабочих плоскостей неподвижного диска 2 и подвижного запирающего элемента 3 при повороте последнего в процессе работы. Кроме того, выполнение таких кромок позволит несколько снизить гидравлические потери при проходе жидкости через клапан.
В качестве материала неподвижного диска 2 и подвижного запирающего элемента 3 могут быть применены специальные виды керамики или пластиков, нержавеющая сталь, латунь, композиционные материалы и т.п.
Неподвижный диск 2 установлен в корпусе термостата таким образом, что одно из его окон (окно 9а), взаимодействующее с лепестком 14 подвижного запирающего элемента 3 при его повороте, сообщено с байпасным каналом 5 термостата. На Фиг.4 показан вид части корпуса 1 со стороны фланца. Однозначная ориентация неподвижного диска 2 относительно корпуса 1 обеспечивается с помощью цилиндрического штифта 12, установленного в корпусе термостата и входящего в отверстие 11 неподвижного диска 2. За счет радиальных перегородок 19 в корпусе 1 термостата обеспечивается сообщение окна 9а неподвижного диска 2 только с байпасным каналом 5 термостата. Три других окна неподвижного диска 9b, 9c, 9d, взаимодействующие с тремя лепестками подвижного запирающего элемента 3, сообщены только с радиаторным каналом.
Работает устройство следующим образом (см. Фиг.5). В крайнем левом положении подвижного запирающего элемента 3 (см. Фиг.5а) открыто окно 9а неподвижного диска 2, сообщающееся с байпасным каналом 5 термостата. Указанное положение дискового клапана термостата соответствует режиму прогрева двигателя, когда вся охлаждающая жидкость направляется термостатом из рубашки охлаждения двигателя на вход насоса, минуя радиатор.
После завершения прогрева двигателя по сигналам его контроллера (на чертежах не показан) с помощью электропривода через приводной валик 7 (см. Фиг.1) осуществляется поворот подвижного запирающего элемента 3 по часовой стрелке (см. Фиг.5б) таким образом, что окно 9а неподвижного диска 2 постепенно закрывается, а окна 9b, 9c и 9d этого же диска плавно открываются, т.е. происходит постепенное перекрытие байпасного и открытие радиаторного канала (охлаждающая жидкость начинает поступать в радиатор).
После упора штифта 12 в буртик дугообразной лыски 17 подвижного запирающего элемента 3 перемещение последнего прекращается (крайнее правое положение) и при этом оказываются полностью открытыми окна 9b, 9c и 9d неподвижного диска 2, а окно 9а этого диска - закрытым (см. Фиг.5в). То есть, радиаторный канал термостата полностью открывается (охлаждающая жидкость поступает из двигателя в радиатор и далее опять в двигатель), а байпасный канал термостата полностью закрывается.
Таким образом, при повороте подвижного запирающего элемента 3 в пределах рабочего угла происходит открытие/закрытие определенных окон неподвижного диска 2 и обеспечивается распределение потоков охлаждающей жидкости между байпасным и радиаторным каналами термостата. Поскольку работа электронного термостата осуществляется по специальной программе, заложенной в контроллер двигателя, обеспечивается определенное позиционирование подвижного запирающего элемента 3 относительно неподвижного диска 2 в зависимости от режимных параметров работы двигателя. Изменением углового положения подвижного запирающего элемента 3 осуществляется распределение потоков охлаждающей жидкости в системе охлаждения.
Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя обладает рядом преимуществ - простотой и компактностью конструкции, повышенной надежностью, широкими возможностями регулирования распределения потоков теплоносителя в системе охлаждения двигателя, достаточно высоким быстродействием.
Заявленная лепестковая форма подвижного запирающего элемента позволяет предельно уменьшить массу этого элемента и обеспечить минимальную площадь соприкосновения между подвижным запирающим элементом и плоскостью неподвижного диска с окнами, что дает возможность снизить силу трения между ними и уменьшить усилие, необходимое для перемещения подвижного элемента (момент на приводном валике). В целом это приводит к упрощению привода, поскольку уменьшается необходимая мощность привода и требуемый момент на приводном валике, а также к повышению надежности термостата в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности заклинивания клапана вследствие пониженного трения между его подвижными элементами.
Минимальная площадь торцевого сечения подвижного запирающего элемента значительно уменьшает силу прижатия последнего к неподвижному диску, обусловленную динамическим напором потока жидкости на торцевую площадь лепесткового элемента, что также позволяет снизить необходимый момент на приводном валике.
Способность дискового клапана к самоочищению за счет выполнения острой кромки лепестков подвижного запирающего элемента повышает надежность термостата в процессе эксплуатации.
Количество и расположение лепестков запирающего элемента позволяют максимально использовать поперечное сечение корпуса термостата для прохода жидкости, что существенно снижает гидравлическое сопротивление термостата в целом.
Регулирование температуры жидкости в рубашке охлаждения двигателя в зависимости от режимов работы двигателя позволяет ускорить прогрев двигателя и каталитического нейтрализатора отработавших газов при холодном пуске, а также снизить эксплуатационный расход топлива при одновременном уменьшении выброса токсичных компонентов. За счет ускорения прогрева холодного двигателя повышается комфорт в салоне автомобиля в зимнее время года.
Применение заявляемой конструкции термостата позволит улучшить энергетические и экологические показатели автомобильных двигателей, повысив в целом технический уровень автомобилей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя, содержащий корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода охлаждающей жидкости к насосу через байпасный канал и к радиатору через радиаторный канал, а также дисковый клапан, состоящий из установленных в корпусе неподвижного диска и подвижного запирающего элемента, в каждом из которых имеются окна для прохода охлаждающей жидкости, при этом подвижный запирающий элемент поджат к неподвижному диску пружиной и имеет возможность поворота от приводного валика, связанного с электроприводом, до частичного или полного совмещения окон неподвижного и подвижного запирающего элемента, отличающийся тем, что в неподвижном диске выполнено n окон, имеющих форму усеченных секторов с угловой величиной , радиально и равномерно расположенных на плоскости неподвижного диска, причем одно окно сообщено с байпасным каналом, а остальные - с радиаторным каналом, а подвижный запирающий элемент выполнен в виде радиально несимметрично расположенных лепестков в количестве (n-1) в форме секторов, образующих окна в виде прорезей, при этом один из лепестков имеет угловой размер 2 , а остальные лепестки - угловой размер , где - полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем > , при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2 подвижного запирающего элемента, в одном из крайних положений подвижного запирающего элемента сообщено с каналом подвода охлаждающей жидкости, а остальные окна неподвижного диска, сообщенные с радиаторным каналом и взаимодействующие со всеми лепестками подвижного запирающего элемента, сообщены с каналом подвода охлаждающей жидкости в другом крайнем положении подвижного запирающего элемента.
2. Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя по п.1, отличающийся тем, что угол кромок лепестков подвижного запирающего элемента дискового клапана, прилегающих к рабочей плоскости подвижного запирающего элемента, выполнен острым.
www.freepatent.ru
Электронный термостат
Система охлаждения двигателя с электронным регулированием
Благодаря обеспечению оптимальной температуры охлаждающей жидкости взависимости от постоянно меняющейся нагрузки двигателя новая система имеетследующие преимущества:– уменьшение расхода топлива при частичной нагрузке двигателя;– уменьшение содержания окиси углерода и несгоревших углеводородов в отработавших газах.
Система охлаждения двигателя с электронным регулированием
Создание системы охлаждения двигателя с электронным регулированием имело цельюоптимизировать температуру охлаждающей жидкости в соответствии с нагрузкойдвигателя.В соответствии с программой оптимизации, заложенной в память блока управлениядвигателем, посредством действия термостата и вентиляторов достигается требуемаярабочая температура двигателя. Таким образом, температура охлаждающейжидкости приведена в соответствие с нагрузкой двигателя.
При оптимизации температуры охлаждающей жидкости в соответствии с текущей нагрузкойдвигателя достигается:– уменьшение расхода топлива при частичной нагрузке двигателя;– уменьшение содержания окиси углерода и несгоревших углеводородов в отработавших газах.
Необходимые конструктивные изменения современных систем охлаждения:– размеры изменений минимальны;– распределитель и термостат представляют собой единый конструктивный узел;– отпадает необходимость нахождения термостата в блоке цилиндров;– в блок управления двигателем дополнительно закладывается программа оптимизациитемпературы охлаждающей жидкости.
Распределитель охлаждающей жидкости
Распределитель размещен вместо подсоединительных штуцеров у головкиблока цилиндров.В нем существует два уровня.Через верхний уровень охлаждающая жидкость поступает в отдельные устройствасистемы охлаждения. Исключение составляет подвод жидкости к насосу системыохлаждения.На нижнем уровне происходит поступление
Вертикальный канал связывает нижний и верхний уровни. Термостат посредствоммалой клапанной тарелки открывает и закрывает вертикальный канал.Таким образом, распределитель представляет собой устройство длянаправления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг.
Регуляторный модуль (термостат нового поколения)
Основные конструктивные элементы
– Термостат с твердым наполнителем– Нагревательное сопротивление в твердом наполнителе– Пружина для механического запирания каналов охлаждающей жидкости– одна большая и одна малая клапанные тарелки
Действие
Охлаждающая жидкость постоянно обтекает термостат с твердым наполнителем враспределителе.В ненагретом состоянии наполнитель ведетсебя, как обычно, однако он настроен на другую температуру.
Посредством охлаждающей жидкости наполнитель разжижается и расширяется, чтоведет к подъему штифта. Когда к нагревательному сопротивлениюне поступает ток, термостат действует обычным способом, однако температура егосрабатывания в соответствии с новой системой регулирования составляет 110 C (температураохлаждающей жидкости на выходе из двигателя).В наполнитель встроено нагревательное сопротивление. Когда на него подается ток,оно нагревает наполнитель, и штифт теперь перемещается не только под действиемнагретой охлаждающей жидкости, но и под действием нагревания сопротивления,а степень его нагревания определяет блок управления двигателем в соответствии сзаложенной в него программой оптимизации температуры охлаждающей жидкости.
- < Назад
- Вперёд >
www.boschdiagnost.ru
