Устройство для нагрева текучей среды и способ нагрева текучей среды

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее насос, трубопровод, присоединенный к насосу и обеспечивающий сообщение по текучей среде из насоса, и отверстие в трубопроводе. При использовании насос содержит текучую среду. Первая часть текучей среды накачивается в трубопровод, а вторая часть текучей среды остается в насосе. Отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе. Вторая часть текучей среды нагревается вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом. Также описан способ нагрева текучей среды. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, уменьшение расхода топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, которые широко используются в автомобилях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Улучшение коэффициента полезного действия любого двигателя внутреннего сгорания может помогать уменьшать расход топлива двигателя и тем самым снижать эксплуатационные расходы и расходы на защиту окружающей среды из-за токсичных выбросов двигателя.

Многие меры по эффективности использования топлива были разработаны в последнее время, но большинство из таковых сосредотачиваются на способе, которым топливо подается в двигатель, и доведении до максимума работы, выполняемой топливом, подаваемым в двигатель. Другие меры, однако, могут быть предприняты для снижения нагрузки, возложенной на двигатель, например, в автомобиле, ограничивающей скорость разгона или повышение передаточного числа на высоких скоростях.

Двигатели внутреннего сгорания используют масло для смазки движущихся частей двигателя, уменьшая трение этих частей и тем самым увеличивая срок службы движущихся частей. По мере того, как температура масла возрастает, масло становится тоньше и таким образом обеспечивает движущиеся части меньшей физической защитой, но при этих повышенных температурах, типично от 60 до 80°C, присадки в масле начинают активизироваться и обеспечивают необходимую защиту.

Эти присадки включают в себя противоизносные присадки, которые покрывают внутренние поверхности двигателя на его компонентах при 60°C и выше. Масло также используется, чтобы помогать охлаждать компоненты двигателя.

Температура масла должна быть управляемой, в частности, для управления вязкостью масла и, таким образом, также его эффективностью для надлежащей смазки движущихся частей двигателя. Известно, что двигатель, чьи части, в частности движущиеся части, прогреты, является более эффективным по топливу, и движущиеся части в меньшей степени восприимчивы к повреждению.

Температура масла в транспортном средстве с гибридным приводом может быть конкретной проблемой. Двигатель с гибридным приводом сконструирован, чтобы быть эффективным и, по существу, вырабатывает меньше тепла, чем традиционный двигатель.

Температура масла в двигателе с гибридным приводом поэтому может не быть достаточно высокой, чтобы гарантировать, что двигатель работает эффективно.

Масло в двигателе внутреннего сгорания нормально нагревается самим двигателем, но известно, что следует отдельно нагревать масло с использованием традиционного нагревателя. Этот традиционный тип нагревателя может быть нагревательным стержнем или заглушкой, которые непосредственно нагревают масло. Это относительно простой, а потому экономически эффективный способ нагрева масла, но имеющий недостатки. Стержень или заглушка должны нагреваться в достаточной мере, чтобы переносить достаточное количество тепла в масло для повышения температуры масла за приемлемый период времени, но тогда стержни или заглушки, вероятно, должны побуждать масло пригорать при контакте со стержнями или заглушками. Это портит состав масла и является потенциальным источником возгорания.

В альтернативном решении используются первичный и вторичный контур. Вода во вторичном контуре используется для нагрева масла в первичном контуре. В дополнительном альтернативном решении масло в камере нагревается с использованием тепла, обеспечиваемого выхлопными газами из двигателя.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить альтернативный способ для нагрева масла в двигателе внутреннего сгорания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для нагрева текучей среды, содержащее:

насос;

трубопровод, присоединенный к насосу и обеспечивающий сообщение по текучей среде из насоса; и

отверстие в трубопроводе,

при этом при использовании насос содержит текучую среду, причем первая часть текучей среды накачивается в трубопровод насосом, а вторая часть текучей среды остается в насосе, при этом отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе, а вторая часть текучей среды нагревается вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом.

Текучая среда может быть жидкостью. Текучая среда обычно является маслом и типично моторным маслом. Масло может быть на нефтяной основе или синтетическим. Моторное масло может использоваться для смазки движущихся частей двигателя внутреннего сгорания.

Устройство для нагрева может быть частью двигателя внутреннего сгорания и/или составной частью двигателя внутреннего сгорания.

Может быть преимуществом настоящего изобретения, что посредством нагревания моторного масла может повышаться коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия двигателя может указывать ссылкой на эффективность использования топлива, а потому на двигатель, использующий меньшее количество топлива для выработки той же самой выходной мощности.

Трение может быть между второй частью текучей среды и внутренними поверхностями и/или компонентами насоса. Внутренние компоненты могут быть одним или более из насосного колеса, спиральной камеры, планшайбы, впускного отверстия, выпускного отверстия и корпуса насоса.

Подогрев и/или нагрев текучей среды может пониматься означающим, что температура текучей среды повышается и/или увеличивается.

Первая часть текучей среды может противодействовать отверстию, отверстие тем самым ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе.

Двигатель внутреннего сгорания может иметь масляный насос, чья основная функция состоит в том, чтобы осуществлять циркуляцию моторного масла по двигателю и/или смазывать движущиеся части.

Как правило, масляный насос отвечает за значительную долю потребления энергии двигателя. Масляный насос должен иметь достаточный размер, чтобы прокачивать масло по двигателю с отвечающим требованиям расходом наряду с поддержанием приемлемого давления масла. Эти условия наиболее трудны для удовлетворения, когда двигатель находится на прогретом холостом ходу. Важно, чтобы требования двигателя на прогретом холостом ходу удовлетворялись, но доля времени, которое двигатель проводит в этом состоянии во время нормального цикла эксплуатации, была относительно низкой.

Насос устройства для нагрева текучей среды согласно настоящему изобретению может использоваться как для нагрева текучей среды, так и прокачки текучей среды по двигателю. Насос устройства для нагрева текучей среды согласно настоящему изобретению может использоваться для дополнения функции масляного насоса, когда требуется. Размер масляного насоса поэтому может уменьшаться, чтобы соответствовать самому обычному уровню потребления, накладываемому на масляный насос, любое потребление сверх этого уровня обеспечивается насосом устройства согласно настоящему изобретению. Уменьшение размера масляного насоса уменьшает потребление энергии масляного насоса, а потому может снижать общий расход топлива, тем самым увеличивая эффективность использования топлива двигателя.

Масляный насос и насос согласно настоящему изобретению могут работать одновременно, чтобы перемещать и нагревать моторное масло. В качестве альтернативы, масляный насос и насос согласно настоящему изобретению могут работать независимо. Это может означать, что поток масла по двигателю и нагрев, обеспечиваемый насосом согласно настоящему изобретению, могут управляться порознь.

Объем моторного масла, перемещаемого масляным насосом, может иметь значение 0 л/мин. Объем моторного масла, перемещаемый насосом согласно настоящему изобретению, может быть от 5 до 200 л/мин, типично от 5 до 100 л/мин, и нормально от 5 до 55 л/мин.

Насос может быть механизирован или приводиться в действие мотором. Насос может быть механизирован или приводиться в действие электродвигателем. Электродвигатель может быть присоединен к насосу ведущим валом. Электродвигатель может использоваться для проворачивания ведущего вала, а значит, насоса. Использование электродвигателя для движения насоса может означать, что любое излишнее или избыточное электричество, например, вырабатываемое генератором переменного тока или другим генератором электричества, может использоваться для нагрева и/или прокачки масла. Это уменьшает потребление мощности от двигателя, так как двигателю не требуется механически прокачивать масло. Это может улучшать коэффициент полезного действия двигателя, а значит, может уменьшать расход топлива.

В альтернативном варианте осуществления насос может быть механизирован гидромотором.

Насос согласно настоящему изобретению может иметь постоянный или регулируемый рабочий объем, то есть, объем текучей среды, перемещаемой или прокачиваемой насосом, может быть постоянным объемом в единицу времени, или объем может быть регулируемым. Регулируемость может достигаться изменением скорости вращения мотора, движущего насос.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором масляный насос имеет регулируемый рабочий объем, чтобы мог изменяться объем моторного масла, перемещаемого масляным насосом в единицу времени.

Типично, насос имеет отдачу меньше 100%, а значит некоторая часть работы, сообщаемой текучей среде насосом, преобразуется в тепло, а не в поток текучей среды. Это тепло является требуемым, и насос и/или мотор могут регулироваться, чтобы уменьшать отдачу насоса, чтобы тем самым обеспечивать требуемый нагрев.

Насос может быть гидравлически неэффективным. Насос может быть особенно неэффективным при накачивании текучей среды с низкого давления до высокого давления. Некоторая часть текучей среды в насосе может оставаться в насосе после одного оборота или цикла насоса. Нормально от 20 до 80%, типично от 60 до 40% текучей среды в насосе могут оставаться в насосе после одного оборота. Температура текучей среды, остающейся в насосе, может быть большей, чем температура текучей среды вне насоса.

Устройство для нагрева может быть частью транспортного средства с гибридным приводом и может быть частью электрического транспортного средства с гибридным приводом. Электрическое транспортное средство с гибридным приводом может комбинировать двигатель внутреннего сгорания и электрическую силовую установку. Электричество для приведения в действие электрической силовой установки может вырабатываться двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. В качестве альтернативы, электричество для приведения в действие электрической силовой установки может вырабатываться электрогенератором, который преобразует кинетическую энергию транспортного средства в электричество. В качестве альтернативы, электричество для приведения в действие электрической силовой установки может вырабатываться внешним генератором, например, электростанцией, и электричество накапливается в аккумуляторной батарее или аккумуляторных батареях транспортного средства.

Электродвигатель может приводиться в действие с использованием электричества, которое было выработано транспортным средством с гибридным приводом или внешним источником электричества. Электродвигатель может приводиться в действие с использованием электричества, накопленного в аккумуляторной батарее транспортного средства. Аккумуляторная батарея транспортного средства может заряжаться, то есть питаться электричеством, посредством системы управления аккумуляторной батареей и/или контроллером заряда аккумуляторной батареи. Система управления аккумуляторной батареей и/или регулятор заряда аккумуляторной батареи могут управлять тем, когда аккумуляторная батарея заряжается и/или когда нагрузка, то есть потребление электричества, приложены, например, к генератору переменного тока для зарядки аккумуляторной батареи. Нагрузка может намеренно происходить во время замедления транспортного средства. Кинетическая энергия транспортного средства, имеющаяся в распоряжении во время замедления, может использоваться для зарядки аккумуляторной батареи и/или выработки электричества.

Кинетическая энергия транспортного средства может использоваться для вращения маховика, который может продолжать вращаться, когда кинетическая энергия автомобиля уменьшилась. В альтернативном варианте осуществления электроэнергия может использоваться для вращения маховика. Маховик может обеспечивать накопление энергии.

Кинетическая энергия в маховике может использоваться непосредственно для приведения в действие насоса, например, с использованием ведущего вала. Кинетическая энергия в маховике может преобразовываться в электричество и использоваться для питания электродвигателя, присоединенного к насосу.

Изобретатели настоящего изобретения выявили, что использование нагревательного элемента для нагрева моторного масла обычно заставляет моторное масло подгорать вместо того, чтобы просто нагреваться. Однако если нагревательный элемент используется так, чтобы опасность подгорания была уменьшена, то есть нагревательный элемент нагревает масло очень медленно, скорость нагрева слишком мала, чтобы быть полезной.

Нагрев моторного масла уменьшает его вязкость. Вязкость масла, когда холодное, например, при 0°C, может иметь значение 460 мм2/с. Вязкость масла, когда прогрето, например, при 90°C, может иметь значение 12 мм2/с.

Тип и вязкость моторного масла типично выбираются, чтобы защищать двигатель, когда двигатель не прогрет, во время прогрева и когда он прогрет. Несмотря на то, что предварительный нагрев моторного масла в изоляции мог бы означать, что двигатель не защищен в достаточной мере, подразумевается, что масло нагревается на скорости, чтобы прогретое масло помогало прогревать двигатель. Чем быстрее двигатель может нагреваться от холодной до горячей и оптимальной рабочей температуры, тем меньшее время двигатель будет работать с пониженным коэффициентом полезного действия или с меньшим, чем оптимальный, коэффициентом полезного действия. Оптимальная рабочая температура двигателя может быть от 80 до 120°C. Если движущиеся части двигателя прогреты, двигатель типично имеет большую эффективность использования топлива, и если масло содержит в себе противоизносные присадка, движущиеся части менее восприимчивы к повреждению.

Типично, масляный насос ответственен за от 5 до 10% общего расхода топлива холодного двигателя. Это происходит потому, что чем больше вязкость масла, тем труднее оно для прокачки, и тем большую мощность от двигателя потребляет насос. Устройство для нагрева текучей среды согласно настоящему изобретению может уменьшать вязкость масла быстрее после холодного запуска по сравнению с традиционным двигателем, а потому, снижать общий расход топлива и повышать эффективность использования топлива над типичным рабочим циклом.

Уменьшение вязкости моторного масла может снижать трение между моторным маслом и составными частями в контакте с моторным маслом. Снижение трения может уменьшать то, насколько энергично двигателю нужно работать для прокачки масла по двигателю под требуемым давлением, а потому может уменьшать расход топлива.

Для повышения температуры масла, масло может вовлекаться в работу. Когда масло прокачивается, оно вовлечено в работу.

Отверстие может иметь сужение в трубопроводе. При заданной скорости и вязкости масла сужение может уменьшать расход масла в трубопроводе. Сужение может обеспечивать насос работой для выполнения. То есть насос должен прокачивать масло вопреки противодавлению масла в трубопроводе. Противодавление может определяться отношением диаметра проема в сужении к внутреннему диаметру трубопровода. Чем ниже отношение, тем меньше диаметр проема относительно внутреннего диаметра трубопровода, тем больше противодавление. Увеличение противодавления может, при аналогичных скорости и вязкости масла, увеличивать работу, выполняемую над маслом насосом и/или время, которое первая часть масла проводит в насосе, а потому повышать температуру масла.

Проем может быть круглым или любой другой пригодной формы, например, квадратным. Размер проема, в случае круглого проема - диаметр, может быть постоянным или переменным. Для управления противодавления в трубопроводе может изменяться размер проема.

Отверстие может быть участком трубопровода, имеющим уменьшенный внутренний диаметр. Участок трубопровода может быть от 2 до 5 мм в длину и иметь внутренний диаметр, который имеет значение от 20 до 80% внутреннего диаметра оставшейся части трубопровода. Внутренний диаметр отверстия может быть от 10 до 20 мм.

В дополнительных альтернативных вариантах осуществления отверстие может быть одним или более из дроссельной заслонки, диска или расходомерной шайбы.

Повышение давления и/или температуры может иметь место в насосе. Давление и/или температура масла на выпуске насоса могут быть более высокими, чем давление и/или температура масла на впуске насоса.

Размер проема может быть постоянным, а скорость работы насоса изменяться для управления противодавлением, а потому работой, выполняемой над маслом. Насос может иметь постоянный или переменный расход. Расход может управляться посредством регулирования скорости работы насоса, то есть скорости вращения, с которой насос вращается, или числа оборотов в минуту (rpm). Число оборотов в минуту типично может меняться от 500 до 6000 оборотов в минуту.

Посредством управления скоростью работы насоса и/или управления размером проема в отверстии регулируется время, которое масло проводит в насосе, а значит, также и противодавление масла в трубопроводе.

Насос также может быть накопителем тепла. Насос может нагреваться разогретым маслом. Тепло из насоса может переноситься в холодное масло, поступающее в насос через впуск насоса. Это накопление тепла является полезным, так как оно помогает предварительно нагревать масло, поступающее в насос, до того, как масло нагревается действием насоса.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ нагрева текучей среды, включающий в себя этапы, на которых:

подают текучую среду в насос;

накачивают первую часть текучей среды в трубопровод, содержащий отверстие, при этом отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе; и

осуществляют циркуляцию второй части текучей среды в насосе, при этом вторая часть текучей среды остается в насосе, так как отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе;

при этом вторая часть текучей среды нагревается в насосе вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом.

Может быть преимуществом настоящего изобретения, что насос перемещает и нагревает текучую среду.

Текучая среда может подаваться в насос через впуск насоса. Текучая среда может прокачиваться через выпуск насоса в трубопровод.

Температура текучей среды до нагрева может быть меньшей чем или равной 20°C. Температура текучей среды после прогрева может быть от 40 до 100°C, нормально от 60 до 80°C.

Текучая среда может быть маслом. Масло может использоваться в качестве смазки в двигателе внутреннего сгорания. Способ может включать в себя этап, на котором используют масляный насос, чья основная функция состоит в том, чтобы осуществлять циркуляцию масла по двигателю и/или смазывать движущиеся части двигателя.

Насос согласно второму аспекту настоящего изобретения типично прокачивает больше количество масла, больший объем масла, по сравнению с масляным насосом, чьей основной функцией является осуществлять циркуляцию масла по двигателю. Насос согласно второму аспекту настоящего изобретения типично прокачивает масло с таким же или большим расходом по сравнению с масляным насосом, чьей основной функцией является осуществлять циркуляцию масла по двигателю.

В одном из вариантов предложен способ, в котором отверстие, ограничивающее поток первой части текучей среды в трубопроводе, обеспечивает насос работой для выполнения.

Признаки второго аспекта настоящего изобретения могут быть включены в первый аспект настоящего изобретения, и наоборот.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения дополнительно описаны в дальнейшем со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный чертеж устройства для нагрева текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, вспомогательный насос расположен до основного масляного насоса;

Фиг.2 - схематичный чертеж альтернативного устройства для нагрева текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, вспомогательный насос расположен после основного масляного насоса;

Фиг.3 - схематичный чертеж дополнительного альтернативного устройства для нагрева текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, устройство содержит клапан сброса давления; и

Фиг.4 - схематичный чертеж еще одного дополнительного альтернативного устройства для нагрева текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, вспомогательный насос и основной масляный насос находятся в разных контурах.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 показывает двигатель 10, масляный насос 12 и поддон 16, содержащий масло 18. Масляный насос 12 присоединен к двигателю 10 трубками 14a и 14b. Масляный насос 12 является насосом с механическим приводом от двигателя 10. Сетчатый фильтр 20 на конце трубки 14a в поддоне 16 снижает поглощение твердых частиц (не показаны) масляным насосом 12 из поддона 16.

Трубка или трубопровод 14a имеет два тройниковых соединителя 15a и 15b вдоль своей длины между сетчатым фильтром 20 и масляным насосом 12. Трубопровод 54a соединяет тройниковый соединитель 15a и впуск 51 вспомогательного насоса 52. Трубопровод 54b соединяет тройниковый соединитель 15b и выпуск 53 вспомогательного насоса 52.

Есть сужение 57 в трубопроводе 54b между вспомогательным насосом 52 и тройниковым соединителем 15b.

Вспомогательный насос 52 механизирован электродвигателем 60. Вспомогательный насос 52 и электродвигатель 60 соединены тяговым валом 59. Вспомогательный насос 52 является насосом с электрическим приводом.

При использовании масляный насос 12 перекачивает масло 18 из поддона 16 вдоль трубопроводов 14a и 14b в двигатель 10, где масло подвергается циркуляции для смазки движущихся частей (не показаны). Когда масло 18 в поддоне является холодным, то есть находится ниже 20°C, вспомогательный насос 52 включается, и масло 18 способно проходить по трубкам 14a и 14b и трубкам 54a и 54b обходного контура 50 через тройниковый соединитель 15a. Масло 18 поступает во вспомогательный насос 52 на впуске 51 и нагревается в насосе 52. Вспомогательный насос 52 гидравлически неэффективен, а потому некоторая часть масла 18 в насосе 52 остается в насосе 52 после одного оборота или цикла насоса 52. Механическое перемещение масла 18 в насосе 52 повышает температуру масла 18 в насосе 52.

Разогретое масло 18 покидает вспомогательный насос 52 через выпуск 53, проходя вдоль трубки 54b по направлению к сужению. На сужении 57 масло 18 нагнетается через отверстие (не показано) в сужении 57, продолжает движение по трубке 54b в тройниковый соединитель 15b и повторно присоединяется к основному потоку смазки по трубке 14a из поддона 16 в основной масляный насос 12.

Разогретое масло 18 затем поступает в основной масляный насос 12 и выкачивается по трубке 14b в двигатель 10. Разогретое масло 18 циркулирует по двигателю 10, смазывая движущиеся части (не показаны) и прогревая двигатель 10.

Разогретое масло 18, покидающее трубку 54b и проходящее в тройник 15b, также может проходить обратно по трубке 14a по направлению к поддону 16. Основной топливный насос 12 предпочтительно втягивает разогретое масло из трубки 54b обходного канала 50, так как вязкость разогретого масла меньше, чем у холодного масла в трубке 14a. Является более легким, чтобы основной насос 12 втягивал и накачивал масло меньшей вязкости в трубку 54b. К тому же, расход, а потому, объем масла из вспомогательного насоса 52 больше, чем расход, а потому, объем масла из основного масляного насоса 12. Когда вспомогательный насос 52 является работающим, масло имеет тенденцию перемещаться вдоль трубки 14a в тройник 15a, вокруг обходного контура 50 и через тройник 15b, вместо протекания вдоль трубки 14c между двумя тройниками 15a и 15b. Двигатель 10 также является ограничением потока, таким же образом, как сужение 57.

Электродвигатель 60 питается электричеством, накопленным в аккумуляторной батарее (не показана) транспортного средства.

Аккумуляторная батарея транспортного средства (не показана) может заряжаться с использованием кинетической энергии транспортного средства (не показано).

Сужение 57 является участком трубки 54b, имеющим круглое отверстие (не показано) с внутренним диаметром 6 мм. Диаметр трубок 54a и 54b имеет значение 12 мм.

В альтернативном варианте осуществления отверстие может иметь несимметричную форму. В дополнительном альтернативном варианте осуществления отверстие может быть литым участком.

Некоторая часть тепла в масле, покидающем вспомогательный насос 52 и поступающем в сужение 57, переносится на сужение 57. Эта потеря тепла, однако, минимальна и, в любом случае, тепло накапливается на сужении и переносится на новое масло, поступающее в сужение до того, как оно проходит в трубку 54b для подачи в двигатель. Масло является жидкостью, а потому есть минимальные потери тепла, обусловленные падением давления между впускной и выпускной сторонами сужения 57.

На фиг. с 1 по 4 вспомогательный насос 52 расположен в обходном контуре 50. Это означает, что поток масла из основного масляного насоса 12 не ограничивается вспомогательным насосом 52. Вспомогательному насосу 52 может не требоваться нагревать или прокачивать масло, значит, важно, чтобы основной масляный насос 12 мог продолжать работать изолированно от вспомогательного насоса 52.

Фиг.2 показывает альтернативное устройство для нагрева масла в двигателе транспортного средства. Устройство на фиг.2 имеет много таких же признаков, что и устройство на фиг.1. В тех случаях, когда признаки устройства одинаковы, они были обозначены одинаковыми позициями. Устройство по фиг.2 отличается от такового по фиг.1 положением обходного контура 50. В устройстве, показанном на фиг.2, обходной контур 50 расположен между основным масляным насосом 12 и двигателем 10. В противоположность, в устройстве, показанном на фиг.1, обходной контур 50 расположен между поддоном 16 и основным масляным насосом 12.

Устройство, показанное на фиг.2, работает таким же образом, как устройство, показанное на фиг.1, и масло 18 в устройстве по фиг.2 нагревается вспомогательным насосом 52.

В противоположность устройству по фиг.1 вспомогательный насос 52 устройства по фиг.2 расположен ближе к двигателю 10, а потому масло 18, поступающее в двигатель 10, горячее, чем масло 18, поступающее в двигатель 10 с использованием устройства, показанного на фиг.1. Чем горячее масло 18, поступающее в двигатель 10, тем эффективнее масло 18 в прогреве двигателя 10, и тем быстрее двигатель 10 будет достигать оптимальной рабочей температуры, которая находится от 90 до 110°C. Прогретый двигатель 10 является более эффективным по использованию топлива, а прогретые движущиеся части двигателя 10 менее восприимчивы к повреждению.

Фиг.3 показывает схематичный чертеж дополнительного альтернативного устройства для нагрева текучей среды в соответствии с настоящим изобретением. Устройство на фиг.3 имеет много таких же признаков, что и устройство на фиг.2. В тех случаях, когда признаки устройства одинаковы, они были обозначены одинаковыми позициями. Устройство по фиг.3 отличается от показанного на фиг.2 добавлением второго обходного контура 70 с клапаном 80 сброса давления.

Второй обходной контур 70 обеспечивает сообщение по текучей среде между трубками 14b и 14a без пропускания масла 18 через основной масляный насос 12. Трубка 74a присоединена к трубке 14b на тройнике 75a. Масло 18 может проходить через тройник 75a и трубку 74a в клапан 80 сброса давления. Давление масла, при котором клапан 80 сброса давления открывается, может регулироваться, но обычно установлено, чтобы открывался при 3 бар. При этом давлении масло 18 способно проходить из трубки 74a через клапан 80 сброса давления в трубку 74b. Из трубки 74b масло способно возвращаться в поддон 16 через тройник 75b и трубку 14a. Когда давление масла 18 в трубках 14b и 74a находится выше 3 бар, и клапан 80 сброса давления поэтому открыт, направление потока масла 18 в трубке 14a между тройником 75b и поддоном 16 находится по направлению к поддону 16.

Клапан 80 сброса давления гарантирует, что давление масла в системе, особенно в трубке 14b, которая питает двигатель 10 маслом, остается близким к 3 бар, то есть +/-1 бар. Если давление масла, подаваемого в двигатель 10, превышает 6 бар, есть опасность, что компоненты (не показанные) двигателя будут повреждены.

Фиг.4 использует вспомогательный насос 52 для нагрева и прокачки масла 18 по двигателю 10. Некоторые из признаков устройства по фиг.4 являются такими же, как показанные на фиг.1, 2 и 3. В тех случаях, когда признаки устройства одинаковы, они были обозначены одинаковыми позициями. Устройство по фиг.4 отличается от устройства, показанного на предыдущих фигурах, по той причине, что основной масляный насос 12 и вспомогательный насос 52 имеют отдельные трубки 14a и 94a потребления, которые продолжаются в поддон 16, и оба, основной масляный насос 12 и вспомогательный насос 52, могут использоваться для независимого питания двигателя 10 маслом 18. Трубки 14a и 94a имеют сетчатые фильтры 20a и 20b соответственно.

Основной масляный насос 12 не всегда требуется для осуществления циркуляции масла 18 по двигателю 10, и размер основного масляного насоса 12 уменьшен до ниже традиционного минимального размера, требуемого для условий прогретого холостого хода. Поток масла для основного масляного насоса 12 может регулироваться, и поток может прекращаться, так чтобы весь поток масла через двигатель 10 обеспечивался вспомогательным насосом 52. Основной масляный насос 12 приводится в действие механически. В альтернативном варианте осуществления основной масляный насос 12 может приводиться в действие гидравлически.

В нормальных условиях эксплуатации вспомогательный насос 52 используется как для прокачки, так и нагрева масла 18. В более экстремальных или требующих условиях основной масляный насос 12 используется для дополнения потока масла из вспомогательного насоса 52, чтобы обеспечивать двигатель 10 требуемым расходом и давлением масла.

Основной масляный насос 12 и вспомогательный насос 52 являются независимыми, а потому могут независимо использоваться для управления потока масла 18 в двигатель 10. Трубка 94a обеспечивает сообщение по текучей среде между поддоном 16 и вспомогательным насосом 52. Трубка 94b обеспечивает сообщение по текучей среде между вспомогательным насосом 52 и трубкой 14b, которая питает двигатель 10 маслом 18.

Обходной контур 30 обеспечивает сообщение по текучей среде между трубками 94b и 94a независимо от вспомогательного насоса 52. Трубка 34a обходного контура 30 соединяет трубку 94b на тройнике 35b клапаном 80 сброса давления. Трубка 34b соединяет клапан 80 сброса давления с трубкой 94a на тройнике 35a. Трубка 34b имеет сужение 37 с отверстием (не показано), которое ограничивает поток масла вдоль трубки 34b.

Двигатель 10 является с ограничением потока, и значит, при использовании масло 18 имеет тенденцию течь по обходному контуру 30 вместо прохождения по трубке 94b в тройник 35c. При использовании вспомогательный насос 52 втягивает горячее масло из трубки 34b и холодное масло 18 из поддона 16. Часть масла, которая была разогрета вспомогательным насосом 52, прокачивается по трубке 94b, через тройники 35b и 35c, в трубку 14b для подачи в двигатель 10. Оставшаяся часть масла, которая была разогрета вспомогательным насосом 52, будет прокачиваться через тройник 35b в трубку 34a для циркуляции по обходному контуру 30.

Система управления электроэнергией (не показана) используется для управления и/или управления накоплением и использованием электроэнергии, вырабатываемой транспортным средством (не показано). Система управления электроэнергией (не показана) доводит до максимума выгоду(ы), которая может быть получена из любого избытка электроэнергии, которая вырабатывается транспортным средством (не показано). Электроэнергия, вырабатываемая транспортным средством (не показано), может вырабатываться двигателем 10. Любая избыточная электроэнергия может использоваться для питания вспомогательного насоса 52, который является прокачивающим и/или нагревающим масло 18. Это означает, что когда есть избыток электроэнергии, основной масляный насос 12 останавливается, и экономится мощность, а потому топливо, расходуемое двигателем для эксплуатации основного масляного насоса 12.

Улучшения и модификации могут быть произведены в отношении устройства, показанного на фиг.1-4, не выходя из объема изобретения. Например, относительные размеры основного масляного насоса 12 и вспомогательного насоса 52 могут быть адаптированы, чтобы подходить к конкретному размеру или конструкции двигателя.

1. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее:

насос;

трубопровод, присоединенный к насосу и обеспечивающий сообщение по текучей среде из насоса; и

отверстие в трубопроводе;

при этом при использовании насос содержит текучую среду, причем первая часть текучей среды накачивается в трубопровод насосом, а вторая часть текучей среды остается в насосе, при этом отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе, а вторая часть текучей среды нагревается вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом.

2. Устройство по п. 1, являющееся частью двигателя внутреннего сгорания.

3. Устройство по п. 2, в котором текучая среда является моторным маслом для циркуляции в двигателе внутреннего сгорания.

4. Устройство по п. 3, в котором двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит масляный насос для осуществления циркуляции моторного масла в двигателе внутреннего сгорания.

5. Устройство по п. 4, в котором при использовании насос осуществляет циркуляцию моторного масла в двигателе внутреннего сгорания.

6. Устройство по п. 4, в котором насос механизирован электродвигателем.

7. Устройство по любому из пп. 3-6, в котором насос имеет регулируемый рабочий объем, чтобы мог изменяться объем моторного масла, перемещаемого насосом в единицу времени.

8. Устройство по любому из пп. 4-6, в котором масляный насос имеет регулируемый рабочий объем, чтобы мог изменяться объем моторного масла, перемещаемого масляным насосом в единицу времени.

9. Устройство по любому из пп. 4-6, в котором объем моторного масла, перемещаемого масляным насосом, имеет значение 0 л/мин, а объем моторного масла, перемещаемого насосом, имеет значение от 5 до 200 л/мин.

10. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором отверстие имеет сужение с внутренним диаметром от 10 до 20 мм.

11. Способ нагрева текучей среды, включающий в себя этапы, на которых:

подают текучую среду в насос;

накачивают первую часть текучей среды в трубопровод, содержащий отверстие, при этом отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе; и

осуществляют циркуляцию второй части текучей среды в насосе, при этом вторая часть текучей среды остается в насосе, так как отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе;

при этом вторая часть текучей среды нагревается в насосе вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом.

12. Способ по п. 11, в котором текучая среда, подаваемая в насос, является моторным маслом в двигателе внутреннего сгорания.

13. Способ по п. 12, включающий в себя этап, на котором используют масляный насос для осуществления циркуляции моторного масла по двигателю внутреннего сгорания.

14. Способ по п. 13, в котором насос выпускает больший объем моторного масла в единицу времени по сравнению с масляным насосом.

15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором отверстие, ограничивающее поток первой части текучей среды в трубопроводе, обеспечивает насос работой для выполнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидких сред в системах жидкостного отопления помещений. Устройство для получения тепловой энергии содержит корпус с двумя боковыми крышками, подключенный к электродвигателю вал и установленные на валу рабочие колеса, в которых выполнены сквозные отверстия, сообщающиеся с щелевыми пазами, выполненными на поверхности обода рабочих колес.

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике для обеспечения бесперебойного теплоснабжения объектов от ветровой энергии. Ветротепловой преобразователь-накопитель, имеющий корпус с конфузором, турбину в виде усеченного конуса с желобчатыми лопастями и вертикальной осью, а также вторичный, связанный с теплоаккумулятором, аэро- либо гидродинамический преобразователь энергии с автоматически меняющимся углом наклона лопастей.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, где может быть использовано в качестве источника теплоты для систем централизованного и индивидуального теплоснабжения с жидкостным теплоносителем.

Изобретение относится к устройствам для нагрева жидкостей путем создания потоковой гидродинамической кавитации в проточной жидкой среде. Устройство относится к теплоэнергетике и может применяться для обогрева жилых и производственных помещений, для горячего водоснабжения, приготовления эмульсий, суспензий, диспергирования различных материалов, обеззараживания жидкостей и жидких пищевых продуктов, для обеззараживания воды на очистных сооружениях, в плавательных бассейнах, улучшения качества дизельного и бензинового топлива, приготовления структурированной воды для рыборазводных заводов, замачивания семян и полива растений, а также для приготовления структурированной воды для сельскохозяйственных животных.

Изобретение относится к агрегатированию ветродвигателей с теплогенератором. Оппозитный ветротеплогенератор, в котором теплогенератор расположен между двумя однотипными роторными ветродвигателями, валы которых сочленены с осями верхнего и нижнего однотипных соосных многоцилиндровых роторов теплогенератора.

Изобретение относится к теплогенераторам кавитационного типа для разогрева жидкостей в гидросистемах различного назначения, а также может быть использовано в качестве смесителей различных жидкостей, диспергирования, разрушения молекулярных связей в сложных жидкостях, изменения физико-механических свойств жидкостей.

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики. Микротеплоэлектроцентраль представляет собой единый модуль, собранный на базе энергоемкого высокотемпературного теплоаккумулятора с гибридной системой нагрева от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в основном солнечной и ветровой.

Изобретение относится к теплогенераторам кавитационного типа для разогрева жидкостей в гидросистемах различного назначения. В вихревом кавитаторе, содержащем вихревую камеру с двумя патрубками, у каждого из которых в камере имеется язык на слиянии входного и вращающегося потоков, корпус в виде трубы, вихревая камера разделена диафрагмой с образованием двух встречных соосных улиток, одна из которых через патрубок соединена с входным отверстием корпуса, что позволяет вихревое движение жидкости в корпусе выпрямить и превратить в линейное, осевое и существенно снизить энергетические затраты.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения тепловой энергии, вырабатываемой в ходе аэробных процессов. Энергетический модуль может также использоваться в качестве независимого теплового блока системы отопления здания.

Изобретение относится к теплогенераторам кавитационного типа для разогрева жидкостей в гидросистемах различного назначения, а также может быть использовано в качестве смесителей различных жидкостей.

Изобретение относится к системе смазки двигателя внутреннего сгорания. Раскрыта система 5 двигателя, в которой перенос тепла из масла, протекающего через образованный заодно канал 14 переноса масла двигателя, уменьшается посредством обеспечения теплового барьера между маслом и двигателем.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для сокращения времени прогрева и поддержания заданного теплового режима в основных системах. Система прогрева и поддержания оптимальных температур рабочих жидкостей и масел в агрегатах самоходных машин, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), утилизационный контур, включающий газожидкостный теплообменник с газовой заслонкой, циркуляционный насос, терморегулятор, расширительный бак теплоносителя, подающий и отводящий трубопроводы; теплопотребляющий контур, включающий жидкостно-жидкостный теплообменник системы охлаждения двигателя, включенный параллельно газожидкостному теплообменнику, терморегулятор, радиатор охлаждения жидкостный, включенный параллельно теплообменнику системы охлаждения двигателя; теплопотребляющий контур, включающий жидкостно-масляный теплообменник системы смазки двигателя, включенный параллельно газожидкостному теплообменнику, терморегулятор, радиатор охлаждения масла ДВС, включенный параллельно теплообменнику системы смазки двигателя; теплопотребляющий контур, включающий жидкостно-масляный теплообменник коробки передач (КП), включенный параллельно газожидкостному теплообменнику, терморегулятор, радиатор охлаждения масла КП, включенный параллельно теплообменнику КП; теплопотребляющие контуры, включающие жидкостные теплообменники, включенные параллельно газожидкостному теплообменнику, с терморегуляторами, которые размещены на внешней или внутренней поверхностях корпусов редукторов, при этом она дополнительно снабжена датчиком температуры масла в КП, датчиком температуры охлаждающей жидкости в ДВС, датчиком температуры масла в редукторах ведущих мостов, запорным электромагнитным клапаном, перекрывающим циркуляцию теплоносителя через теплообменники системы охлаждения и системы смазки ДВС, запорным электромагнитным клапаном, перекрывающим циркуляцию теплоносителя через теплообменник системы смазки КП, запорным электромагнитным клапаном, перекрывающим циркуляцию теплоносителя через теплообменники ведущих мостов и редукторов, перепускным электромагнитным клапаном, блоком управления или бортовым компьютером.
Изобретение относится к пуску резервных средне- и малооборотных двигателей внутреннего сгорания. Способ экстренного автоматического пуска поршневого двигателя внутреннего сгорания включает прокачку двигателя смазочным маслом от внешнего насоса через штатные трубопроводы, готовность к пуску двигателя и пуск двигателя, при этом прокачку смазочным маслом осуществляют с интервалом от двух до восьми часов и длительностью от 30 до 60 секунд.

Изобретение относится к охлаждающему устройству для моторного и/или трансмиссионного масла, в частности, двигателя внутреннего сгорания, содержащему расположенный в масляной ванне масляный радиатор, через который проходит поток охлаждающего средства.

Изобретение относится к области машиностроения, предназначено для сокращения времени прогрева и поддержания заданного теплового режима в системах смазки и охлаждения ДВС, а также в агрегатах трансмиссии самоходных машин.

Изобретение относится к коробке передач для установки непрерывного литья, которая применяется для привода роликов, соответственно валков установки непрерывного литья.

Изобретение относится к устройству охлаждения для моторного и/или трансмиссионного масла, в частности, двигателя внутреннего сгорания с расположенным в масляном поддоне масляным охладителем, через который протекает охлаждающее средство.

Изобретение относится к устройству и способу регенерации масла (17), содержащего загрязнения в форме жидкости. .

Изобретение относится к смазке двигателей внутреннего сгорания. Устройство подачи масла для двигателя внутреннего сгорания включает в себя: насос (1) переменного объема, который изменяет давление на выходе, с которым выпускается масло; масляный проход (2), через который протекает масло, выпущенное из насоса (1); масляный фильтр (3) и масляный охладитель (4), каждый из которых установлен в масляном проходе (2); обходной проход (5), соединенный с масляным проходом (2) и обходящий масляный охладитель (4), и обходной клапан (6), который открывает и закрывает обходной проход (5) в соответствии с давлением масла. Обходной клапан (6) управляется таким образом, чтобы управлять потоком масла через масляный охладитель (4) в зависимости от регулирования давления на выходе насоса (1) в соответствии с рабочими условиями двигателя внутреннего сгорания. Изобретение обеспечивает уменьшение нагрузки насоса переменного объема. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее насос, трубопровод, присоединенный к насосу и обеспечивающий сообщение по текучей среде из насоса, и отверстие в трубопроводе. При использовании насос содержит текучую среду. Первая часть текучей среды накачивается в трубопровод, а вторая часть текучей среды остается в насосе. Отверстие ограничивает поток первой части текучей среды в трубопроводе. Вторая часть текучей среды нагревается вследствие трения между второй частью текучей среды и насосом. Также описан способ нагрева текучей среды. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, уменьшение расхода топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх