Термостат с электрическим управлением
Изобретение относится к устройствам контроля и регулирования температуры движущейся среды в системах охлаждения автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Термостат, связанный с блоком управления, содержит корпус с патрубками для подвода и отвода охлаждающей жидкости, жестко закрепленную на корпусе крышку с патрубком для отвода охлаждающей жидкости к радиатору. В корпусе расположен поворотный электромагнит, на роторе которого установлены плоские основной и вспомогательный клапаны. Основной поворотный клапан состоит из подвижной и неподвижной диафрагм. Вспомогательный поворотный клапан образован выходным отверстием отводящего патрубка корпуса и второй подвижной диафрагмой. Изобретение позволяет упростить систему контроля охлаждения двигателя и повысить ее надежность. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам контроля и регулирования температуры движущейся среды, а именно к термостатам системы охлаждения автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Известны термостаты для автомобильных двигателей по патентам № 2312739 А, Великобритания (приоритет от 30.01.1997 г.) и № 19844711 А1, Германия, (приоритет от 29.09.1998 г.), состоящие из корпуса с элементами присоединения к системе охлаждения автомобильных двигателей. Внутри корпуса расположены главный и вспомогательный клапаны, которые приводятся в действие датчиком температуры, заполненным термореактивным твердым наполнителем (например, термовоском) и снабженным электрическим резистором в качестве нагревательного элемента. Резистор установлен внутри кожуха датчика температуры в непосредственной близости от его штока и может иметь вид гильзы, таблетки или отдельных пленочных резисторов, расположенных вокруг штока датчика. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения термореактивный наполнитель меняет свой объем и через шток датчика изменяет положение клапанов, направляя или регулируя поток жидкости по малому кругу или большому кругу через радиатор. Нагревательный элемент при необходимости ускоряет процесс объемного расширения термореактивного наполнителя и смещает температуру открытия основного клапана.
Наиболее близким техническим решением является "Система контроля охлаждения двигателей внутреннего сгорания" по патенту ЕР 0978641 А1, Европейское патентное агенство (приоритет от 06.08.1998 г.), включающая в себя блок управления с датчиками контроля температуры охлаждающей жидкости и положения угла открытия дроссельной заслонки двигателя, электродвигатель, редуктор, механизм сцепления, термостат, состоящий из корпуса с патрубком для подвода охлаждающей жидкости от двигателя, жестко закрепленной на корпусе крышки с патрубком для отвода охлаждающей жидкости на радиатор, установленного внутри корпуса поворотного дроссельного клапана, возвратной пружины, датчика угла поворота дроссельного поворотного клапана. В указанной системе термостат регулирует величину потока охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор в зависимости от внешних факторов (температуры охлаждающей жидкости, угла открытия дроссельной заслонки двигателя и т.д.) следующим образом. При изменении внешних факторов блок управления формирует сигнал для вращения электродвигателя. Электродвигатель через механизм сцепления и редуктор вращает поворотный дроссельный клапан до положения, заданного блоком управления, которое фиксируется датчиком угла поворота. При возникновении аварийной ситуации устройство сцепления отсоединяет электродвигатель и возвратная пружина устанавливает поворотный клапан в открытое положение.
Недостатком выше указанной системы является, то что использование электродвигателя требует дополнительных элементов системы (механизм сцепления, редуктор и др.), что значительно увеличивает габариты и снижает надежность системы охлаждения двигателя.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей термостата и упрощение системы контроля охлаждения двигателя, повышение ее надежности.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве корпус имеет патрубок для отвода охлаждающей жидкости на малый круг, причем выходное отверстие патрубка малого круга выполнено в виде сегментных вырезов, основной поворотный клапан состоит из двух диафрагм (подвижной и неподвижной) с сегментными вырезами, при этом подвижная диафрагма поджимается к неподвижной возвратной пружиной кручения, вспомогательный поворотный клапан образован выходным отверстием патрубка малого круга корпуса и второй подвижной диафрагмой, которая поджимается к выходному отверстию пружиной сжатия, поворотный электромагнит, состоящего из магнитопровода, якоря, электрической катушки и вала, с установленными на концах вала поворотными клапанами, расположен внутри корпуса и зафиксирован от осевого перемещения стопорной шайбой, выводы электрической катушки подсоединены к разъему, установленному на корпусе.
На фиг.1 представлена упрощенная схема термостата с электрическим управлением в первоначальном положении.
В корпусе 1 с патрубками для подвода охлаждающей жидкости от двигателя и отвода на радиатор выходное отверстие патрубка малого круга выполнено в виде сегментных вырезов (см. фиг.2), установлен поворотный электромагнит 2 с расположенными соосно ротора электромагнита основным и вспомогательными клапанами. Крышка 3 с патрубком для отвода охлаждающей жидкости на радиатор жестко закреплена на корпусе 1 винтами 4. Основной поворотный клапан состоит из двух диафрагм, имеющих сегментные вырезы, аналогичные вырезам корпуса 1. Неподвижная диафрагма 5 основного клапана установлена соосно ротору электромагнита 2 и зафиксирована неподвижно между корпусом 1 и крышкой 3. Подвижная диафрагма 6 основного клапана установлена со стороны ротора электромагнита 2 и поджимается к неподвижной диафрагме 5 возвратной пружиной кручения 7, зацеп которой закреплен в пазе ротора электромагнита 2 и фиксируется стопорной шайбой 8. Вспомогательный поворотный клапан образован выходным отверстием малого круга с сегментными вырезами и второй подвижной диафрагмой 9, также имеющей сегментные вырезы, установленной с другой стороны ротора электромагнита, которая поджимается к выходному отверстию патрубка малого круга корпуса 1 пружиной сжатия 10. Стопорная шайба 11 предотвращает осевое перемещение ротора электромагнита 2. Выводы электромагнита 2 подсоединены к разъему 12, установленному на корпусе 1 с внешней стороны.
Термостат с электрическим управлением работает следующим образом.
В первоначальном положении при отсутствии сигнала постоянного тока на входе катушки (зажигание автомобиля не включено) основной клапан термостата нормально открыт - сегментные вырезы диафрагм 8, 9 совмещены, вспомогательный клапан нормально закрыт, сегментные вырезы диафрагмы 12 развернуты на 90 градусов относительно вырезов корпуса 1. В момент запуска двигателя сигналы с электронных датчиков (температуры охлаждающей жидкости, температуры окружающей среды, скорости, нагрузки двигателя и т.д.) поступают на электронный блок управления, в котором формируется оптимальный алгоритм регулирования температуры охлаждающей жидкости, и на термостат блоком управления подается управляющий сигнал постоянного тока, величина которого соответствует полному закрытию основного клапана, электромагнит приводит в движение по часовой стрелке подвижные диафрагмы клапанов. При полном закрытии основного клапана сегментные вырезы диафрагм смещаются на 90 градусов и полностью открывается вспомогательный клапан. Происходит прогрев двигателя.
При увеличении температуры охлаждающей жидкости (или увеличении нагрузки двигателя и.д.) блок управления уменьшает величину постоянного тока, следовательно, уменьшается момент электромагнита, возвратная пружина 9 открывает основной клапан и закрывает вспомогательный. При полностью прогретом двигателе, что соответствует заданному рабочему режиму, термостат практически не потребляет электрической энергии.
Кроме того, конструкция предлагаемого термостата такова, что в случае заполнения системы охлаждения охлаждающей жидкостью через нормально открытый основной клапан происходит безприпятственное удаление воздуха из системы, что значительно снижает потери времени при монтаже термостата и при его возможном выходе из строя (например, обрыв проводников катушки). Клапаны возвратной пружиной кручения возвращаются в первоначальное положение, что обеспечивает безопасный отказ термостата.
Таким образом, термостат с электрическим управлением осуществляет постоянные контроль и регулирование температуры охлаждающей жидкости двигателя в зависимости от сигналов электронных датчиков (температуры охлаждающей жидкости, температуры окружающей среды с учетом текущего значения скорости и т.д.) в режиме реального времени. Электронный блок управления, изменяя величину токовой нагрузки, дает команду на открытие или закрытие основного и вспомогательного клапанов термостата, что обеспечивает оптимальный заданный тепловой режим работы двигателя, оптимизирует расход топлива и снижает содержание вредных веществ в выхлопном газе.
Предлагаемый термостат компактен, обладает малой инерционностью, позволяет значительно повысить экономические и экологические показатели автомобильных двигателей внутреннего сгорания в целом.
Термостат с электрическим управлением, связанный с блоком управления, содержащий корпус с патрубком для подвода охлаждающей жидкости от двигателя, внутри корпуса расположен основной поворотный клапан, жестко закрепленную на корпусе крышку с патрубком для отвода охлаждающей жидкости на большой круг (радиатор), возвратную пружину, отличающийся тем, что корпус термостата имеет дополнительный патрубок малого круга системы охлаждения, внутри корпуса термостата расположен поворотный электромагнит, на роторе которого установлены плоские основной и вспомогательный клапаны, основной поворотный клапан состоит из двух диафрагм, подвижной и неподвижной, с сегментными вырезами, вспомогательный поворотный клапан образован выходным отверстием патрубка малого круга, выполненным в виде сегментных вырезов, и второй подвижной диафрагмой с сегментными вырезами, с внешней стороны корпуса имеется разъем для подсоединения блока управления к поворотному электромагниту.
