Термостат с электронным управлением: Система охлаждения двигателя с электронным регулированием – Автомобильный термостат. Принцип работы и неисправности

Управляемый термостат. Или «нет, это не датчик, это подогрев»: service_193 — LiveJournal

Как несложно догадаться из названия, тема для поста рождена часто повторяющимся вопросом «что это за разъем на термостате, датчик?». Вот про этот разъем речь, который на фотографии вниз торчит:

(без названия)

Здесь надо сделать усилие и признать откровенную вторичность поста — этот вопрос объясняет миллион источников в сети. Но когда меня это удерживало? Пусть и мое слабое перо создаст, а гугл проиндексирует очередной ответ на запрос «чоэта за разъем на термостате».
Попробуем в форме «вопрос-ответ».

1) Что за разъем?
Это подогрев термостата. Да, там два вывода всего. А внутри термостата — нагревательная спираль, такой маленький ТЭН.

2) Как он работает?
Если к разъему ничего не подключать — термостат работает как самый обычный термостат, но с температурой открытия 105 градусов (говорю про автомобиль Opel Astra и мотор A16LET, на других марках-моделях цифры могут отличаться). Если подключить соответствующий разъем — блок управления при определенных условиях будет подавать ток на нагреватель, когда температура охлаждающей жидкости (ОЖ) достигнет 95 градусов. В этом случае ТЭН подогреет активный элемент термостата, и термостат откроется до достижения ОЖ номинальной температуры. ОЖ пойдет в радиатор. Дальше работа системы охлаждения не будет отличаться ничем от системы, где установлен «обычный» термостат с температурой открытия 95 градусов.

3) При каких условиях блок управления открывает термостат раньше?
Упрощенно, но близко к истине:
— на ХХ — блок управления не вмешивается, термостат открывается на 105 градусах;
— в движении — блок управления включает подогрев по достижении 95 градусов и поддерживает такой температурный режим.
Уверен, если когда-нибудь нам откроется истинный алгоритм, то мы ахнем от тысячи условий и калибровочных поправок, но в целом конечный результат именно такой, как описан.

4) Зачем такая высокая температура на ХХ?


Опять же, без особого углубления в тему — это позволяет минимизировать содержание вредных веществ в выхлопе и уложиться в какие-то из норм «Евро-x».

5) Почему нельзя всегда держать 105 градусов?
При такой температуре уже на ХХ не очень легко приходится мотору, маслу, уплотнительным резинкам и т.п. Если к этому прибавить повышенные обороты и нагрузку (а именно они появляются в движении) — будет совсем плохо.

6) Но указатель температуры на приборной панели показывает 90, и стрелка даже не дергается
Вот уже как лет 15 даже на подавляющем большинстве машин указатель температуры ОЖ не работает напрямую от датчика. Показания с датчика поступают на блок управления. Этот же блок управления командует приборной панели, что конкретно показывать. Это очень хорошо видно, если сканером на уровне Autocom подключиться и запустить тест приборной панели. И вообще, это вам еще очень сильно повезло, если у вас в машине такой указатель есть — частенько нет и этого.

Говоря приближенно, софт написан так, что при температуре ОЖ в диапазоне 80-110 градусов стрелка указателя температуры будет показывать 90 градусов, или то самое деление, которое «строго посередине». А в сторону «красных» значений сместится только при превышении тех самых 110 градусов, а то и чуть повыше.
Настоящую температуру ОЖ в таких системах можно узнать только с помощью диагностического сканера. Радует, что необязательно продвинутого — достаточно ELM327 в любой его ипостаси.

7) Ломается ли эта система?
Еще как. Для тех же Opel Astra это прямо таки типовая болячка, почти как утечки антифриза откуда только можно. Внешнее проявление на Astra J — сообщение об ошибке на приборке+звуковое «дилинь-дилинь» в салоне+включение вентилятора охлаждения на полную скорость. Ну и еще какая-то соответствующая ошибка в память пишется, но кроме сканера, ее ничем не прочитать.

Блок управления постоянно мониторит сопротивление этой самой ниточки-ТЭН, если оно выходит за рамки заданного — то и играет тревогу с описанными выше симптомами.

8) Ну ошибка понятно, а нафига вентилятор включать?
Вопрос, которым я долго задавался сам — вроде температура относительно в норме, зачем судорожно молотить.
Частичное объяснение см. в пункте 5 — нельзя держать такую температуру в мощностных режимах. Сюда же добавлю пункт 3 — про наверняка существующую тысячу условий и калибровочных поправок.
Если коротко — в этом случае блок управления пытается спасти мотор от работы на недопустимо высокой температуре. Об истинных целях остается только догадываться, но мне нравится такая его самоотверженная и заботливая роль.

9) На каких машинах это есть?


В уютный сервис с таким приезжают только Opel Astra. Такого полно на Mercedes/BMW/VAG, но представители этой тройки в наши гаражные ебеня ездить не очень любят. Среди бюджетных автомобилей это вроде пока не особо распространено.

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.

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.

Термостат с электронным управлением для автомобильного двигателя

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 α, 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 2β, где β — полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем β>α, при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2β 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 α, 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 2β, а остальные лепестки — угловой размер β, где β — полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем β>α, при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2β 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 α, 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 β, а лепесток 14 — размер 2β, где β — полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента 3.

Угловое расположение лепестка 14 с размером 2β относительно двух других лепестков с размерами β 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 β>α, обеспечивает гарантированное перекрытие окон лепестками при повороте подвижного запирающего элемента 3 на рабочий угол β. Разность (β-α) в конкретных конструкциях может составлять, например, от 2° до 10°.

В других вариантах исполнения устройства количество окон n неподвижного диска и их угловой размер α могут быть иными. При этом следует учитывать, что с увеличением количества окон n будет уменьшаться рабочий угол β поворота подвижного запирающего элемента, то есть сужаться диапазон регулирования дискового клапана. При уменьшении количества окон n неподвижного диска, соответственно, будет увеличиваться рабочий угол β 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 β 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 β 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.

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 α, 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 2β, а остальные лепестки — угловой размер β, где β — полный рабочий угол поворота подвижного запирающего элемента, причем β>α, при этом одно из окон неподвижного диска, сообщенное с байпасным каналом и взаимодействующее только с лепестком с угловым размером 2β 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.

Термостаты Behr Thermot-tronik с электронным управлением

Системная симуляция и подача ошибочной информации
Чтобы избежать повреждений по причине перегрева, при предъявлении определенных требований к рабочим характеристикам (напр., при сильном нажатии педали акселератора) система профилактическим образом симулирует повышенную температуру хладагента, хотя она в действительности не повышалась. Такая намеренная (ложная) информация системы заранее приводит расширяющийся восковой элемент и головку клапана термостата в нужное положение, позволяющее увеличить подачу хладагента, и создает таким образом условия для поддержания оптимальной температуры, несмотря на полную нагрузку.
Если режим эксплуатации меняется с точностью до противоположного, система тоже реагирует оптимально: Если, к примеру, при движении под уклон без использования педали газа или снижении окружающей температуры отмечается нежелательное падение температуры, управляемый термостат осуществляет регулировку за счет своевременной подачи на нагревательное сопротивление более низкого тока или даже полного отключения подачи тока.

Какую выгоду извлекает рынок запасных частей от термостатов.
Управляемые термостаты, как и традиционные термостаты, не подвержены естественному износу, не требуют технического обслуживания и рассчитаны на весь срок службы двигателя. Однако внешние факторы, например, использование неподходящего хладагента могут привести к износу материальной части устройства.
Дальнейшими факторами риска являются предшествующие повреждения, возникшие по причине избыточной термо-нагрузки или попадания загрязнений при проведении работ в системе охлаждения – например, при замене водяного насоса, насоса хладагента, радиатора, шланга системы охлаждения, зубчатого или клинового приводных ремней.


По этой причине при замене дефектных элементов системы охлаждения рекомендуется также одновременно заменять термостаты. Ибо нарушения в их работе, а тем более их выход из строя чреваты серьезными последствиями – вплоть до отказа двигателя.

Почему MAHLE Aftermarket теперь и ваш компетентный партнер в области управления температурным режимом двигателя.

Благодаря стратегическому сотрудничеству с группой Behr Gruppe в распоряжении MAHLE Aftermarket солидная база знаний о продукте и богатый опыт в области производства термостатов компании Behr Thermot-tronik. Клиентам компании MAHLE Aftermarket такое сотрудничество идет только на пользу: постепенно палитра продуктов компании MAHLE Original будет пополняться различными компонентами из ассортимента завода-изготовителя Behr Thermot-tronik.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *