Система охлаждения для автомобильного двигателя

 

Изобретение относится к системе охлаждения автомобильных двигателей. Система охлаждения имеет радиатор для охлаждения охлаждающей жидкости автомобильного двигателя, охлаждающий вентилятор для охлаждения охлаждающей жидкости в радиаторе и термостат для управления температурой охлаждающей жидкости. Термостат имеет корпус, содержащий фланец; пусковой стержень, прикрепленный к корпусу своим первым концом; направляющую деталь, установленную на пусковом стержне скользящей посадкой; эластичную уплотнительную втулку, расположенную вокруг части второго конца пускового стержня и прикрепленную к направляющей детали; термочувствительный цилиндр, корпусирующий уплотнительную втулку и прикрепленный к направляющей детали; восковые гранулы, обеспеченные в термочувствительном цилиндре для огораживания уплотнительной втулки. Фланец имеет отверстие для пропускания охлаждающей жидкости, и толщина эластичной уплотнительной втулки задается в пределах между 25 и 5% от диаметра пускового стержня, таким образом уменьшая жесткость возвратной пружины термостата. Для запуска охлаждающего вентилятора при низкой температуре обеспечен переключатель охлаждающего вентилятора. Изобретение обеспечивает снижение температуры охлаждающей жидкости, потребление топлива, увеличение срока службы двигателя. 14 ил., 4 табл.

Настоящее изобретение относится к системе охлаждения для управления температурой охлаждающей жидкости автомобильного двигателя.

Известна система охлаждения для автомобильного двигателя, предотвращающая проникновение жидкости извне в эластичную уплотнительную втулку, которая входит в контакт со стержнем, за счет выполнения эластичной уплотнительной втулки таким образом, чтобы она имела исключительно малую толщину (см. патент Японии No.02196994 А).

На фиг. 6, изображающей известную систему охлаждения автомобильного двигателя, система имеет термостат 1, который располагается в трубопроводе водяных рубашек 20 со стороны впускного отверстия.

Система охлаждения содержит первый трубопровод 24 охлаждающей жидкости, расположенный между верхним выпускным отверстием 21 водяных рубашек 20 и верхним впускным отверстием 23 радиатора 22, и второй трубопровод охлаждающей жидкости 30, расположенный между нижним выпускным отверстием 25 радиатора 22 и нижним впускным отверстием 29 водяных рубашек 20, включая крышку 26 термостата, корпус 27 термостата и водяной насос 28. Для того чтобы минуя радиатор 22 соединить первый трубопровод 24 со вторым трубопроводом 30, между патрубком J первого трубопровода и корпусом 27 термостата устанавливается перепускной шланг 31. Термостат 1 герметично прикреплен к корпусу 27 посредством крышки 26 термостата. Термостат 1 имеет основной клапан 12 для закрывания второго трубопровода 30 и перепускной клапан 15 для закрывания перепускного канала 32 перепускного шланга 31.

На фиг.6 позиция А' обозначает точку измерения для измерения температуры охлаждающей жидкости в корпусе 27, а позиция В' обозначает точку измерения, расположенную во втором трубопроводе 30, смежном с крышкой 26 термостата и с впускным потоком термостата 1, предназначенную для измерения температуры охлаждающей жидкости во втором трубопроводе 30. Позиция С обозначает точку измерения для измерения потока охлаждающей жидкости во втором трубопроводе 30. Номер позиции 33 обозначает охлаждающий вентилятор.

Термостат 1 приводится в действие посредством термопускателя. Термопускатель содержит пусковой стальной стержень и эластичную уплотнительную втулку, которая соединяется со стержнем скользящей посадкой. Уплотнительная втулка вставляется в термочувствительный цилиндр, заполненный восковыми гранулами.

Как изображено на фиг.7, на фланце 16 термостата 1 проделывается отверстие 19а, и в нем подвижно закрепляется механизм 17 качающегося клапана, имеющий качающийся клапан 18.

Во время работы двигателя качающийся клапан 18 закрыт давлением охлаждающей жидкости во втором трубопроводе 30 охлаждающей жидкости, как изображено на фиг.7. Когда двигатель останавливается, качающийся клапан открывается. Таким образом, охлаждающая жидкость может добавляться в направлении стрелки.

В состоянии непрогретого двигателя основной клапан 12 термостата 1 закрыт, как изображено на фиг.6, и качающийся клапан 18 также закрыт давлением охлаждающей жидкости, в то время как перепускной клапан 15, объединенный с основным клапаном 12, полностью открыт. Таким образом, охлаждающая жидкость, выкачиваемая из выпускного отверстия 21 водяных рубашек 20, не проходит через радиатор 22. Охлаждающая жидкость циркулирует посредством водяного насоса 28 через патрубок J первого трубопровода 24, перепускной шланг 31, корпус 27 и впускное отверстие 29 водяных рубашек 20, как показано стрелками. Таким образом, температура охлаждающей жидкости в корпусе 27 быстро повышается.

Однако, поскольку охлаждающая жидкость не циркулирует в радиаторе 22 и крышке 26 термостата, скорость повышения температуры охлаждающей жидкости на участке В низкая. Поэтому, как изображено на диаграмме фиг.8, даже после того как температура А в точке А' становится равной 87^oС, что является температурой открывания основного клапана 12, температура В в точке В' составляет только 45^oС. Между температурами А и В имеется разность 42^oС.

Когда открывается основной клапан 12 термостата 1, охлаждающая жидкость низкой температуры высасывается из нижнего выпускного отверстия 25 радиатора 22 и подается в корпус 27 термостата по второму трубопроводу 30. Следовательно, температура В охлаждающей жидкости в точке В' снижается еще на 13^oС. В результате, разность между температурой В охлаждающей жидкости в трубопроводе 30 и температурой охлаждающей жидкости в корпусе 27 увеличивается до 55^oС. Площадь заштрихованного участка показывает потерю энергии за этот промежуток времени. Должно быть понятно, что время по оси абсцисс показывает задержку, прошедшую от времени, когда температура в точке А составляла 60^oС.

Так как тепловая чувствительность термостата 1 низка, отклик термостата задерживается относительно изменения температуры охлаждающей жидкости. Поэтому основной клапан 12 открывается после того, как температура становится значительно выше заранее заданной температуры открывания, равной 87^oС. Когда основной клапан 12 открывается, температура охлаждающей жидкости понижается. Основной клапан 12 закрывается после того, как температура охлаждающей жидкости значительно уменьшилась, и стала ниже, чем заранее заданная температура закрывания. Затем температура охлаждающей жидкости повышается. А именно, в процессе управления имеются большие скачки температуры охлаждающей жидкости, так что основной клапан неоднократно открывается и закрывается. Когда основной клапан 12 закрывается, происходит резкий скачок давления, выше по течению от основного клапана.

Тепловой скачок вызывает трещины блока цилиндров и головки цилиндра двигателя, а резкий скачок давления вызывает поломку термостата 1 и радиатора 22.

Поскольку вышеупомянутый механизм качающегося клапана является источником потерь энергии и неисправностей двигателя, механизм качающегося клапана исключается из термостата настоящего изобретения. А также на фланце термостата проделывается маленькое отверстие. Поэтому давление с внешней и внутренней сторон основного клапана выравнивается. Жесткость возвратной пружины снижается. В результате увеличивается скорость подъема в низкотемпературном диапазоне. Кроме того, толщина уплотнительной втулки чрезвычайно мала (она составляет от 25% до 5% диаметра пускового стержня), так что давление воска для подъема клапана уменьшается.

Фиг.1 изображает диаграмму подъема в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Линия Х показывает подъем клапана настоящего изобретения, а линия Y - подъем известного клапана. Область крутой кривой линии представляет твердое состояние воска.

Основной клапан известного устройства Y открывается при температуре 72^oС, подъем при конечной температуре 87^oС воска в твердом состоянии составляет только 9,6 мм. После этого скорость подъема уменьшается вследствие жидкого состояния воска, и, когда подъем становится 12 мм, температура охлаждающей жидкости повышается вплоть до 123^oС.

Основной клапан настоящего изобретения также открывается при 72^oС, подъем становится равным 6 мм в результате небольшого увеличения температуры на 9^oС. Когда подъем достигает 12 мм, температура охлаждающей жидкости составляет 85^oС, как показано линией X, т.е. температура увеличивается только на 4^oС. Температура охлаждающей жидкости 85^oС лежит в пределах диапазона, в котором воск находится в твердом состоянии.

Когда автомобиль с установленным термостатом настоящего изобретения ведут со скоростью 80 км/ч, температура охлаждающей жидкости увеличивается до 77,5^oС. Однако, когда скорость достигает 150 км/ч, температура охлаждающей жидкости уменьшается до 70,5^oС, потому что радиатор охлаждается сильным ветром. Следовательно, система охлаждения, использующая термостат настоящего изобретения, конструируется так, что переключатель охлаждающего вентилятора замыкается, чтобы запустить охлаждающий вентилятор при температуре верхнего предела, равной 81^oС.

Линия Z'-Z на фиг. 1 изображает верхний предел 81^oС. Заштрихованная площадь показывает разность между потоком охлаждающей жидкости, проходящей через основной клапан согласно настоящему изобретению, и потоком в известном клапане. Подъем линии Х при температуре 81^oС составляет 6 мм, а подъем линии Y составляет 3 мм. Поэтому поток для случая Х - вдвое больше, чем поток для случая Y.

Поток при подъеме 6 мм для случая X, при котором воск находится в твердом состоянии, соответствует потоку при подъеме 12 мм для случая Y, который включает жидкое состояние воска. Таким образом, термостат согласно настоящему изобретению использует только 50% собственной мощности при подъеме 12 мм. Поэтому, даже если автомобиль с установленным в соответствии с настоящим изобретением термостатом ведут со скоростью 150 км/ч, мощность остается на уровне 50%.

Однако известный термостат, характеризуемый линией Y, входит в область жидкого состояния воска после достижения температуры 86^oС (подъем 9,3 мм), при этом скорость увеличения подъема в значительной степени уменьшается. Температура охлаждающей жидкости 37^oС (123^oС-86^oС) используется напрасно за период подъема с 9,3 до 12 мм. Термостат настоящего изобретения показывает двойную мощность с половиной источника, с остающейся мощностью 50%.

Во время холостого хода, не следует беспокоиться относительно более длинного периода времени нагрева охлаждающей жидкости, текущей через маленькое отверстие на фланце, поскольку топливная форсунка запуска из холодного состояния, управляемая компьютером, установленная в корпусе дроссельного клапана, компенсирует потерю времени за холостой ход.

В системе охлаждения настоящего изобретения переключатель вентилятора связан с термостатом, и охлаждающий вентилятор работает тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигает 81^oС. Поскольку поток охлаждающей жидкости при температуре 81^oС вдвое больше потока известного термостата, температура охлаждающей жидкости быстро уменьшается. Поэтому температура охлаждающей жидкости поддерживается равной 81^oС.

Верхний предел для охлаждающего вентилятора не ограничен температурой 81^oС. Желательно установить температуру равной как можно более низкому эффективному значению, в зависимости от испытаний.

Высокая температура охлаждающей жидкости известного термостата порождает различные проблемы, например увеличение потребления топлива и ухудшение выхлопа.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему охлаждения, имеющую термостат с использованием воска, основной клапан которого пропускает поток вдвое больше, чем у известного термостата, увеличивая, таким образом, термический кпд автомобильного двигателя.

Кроме того, переключатель охлаждающего вентилятора конструируется так, чтобы замыкаться при температуре охлаждающей жидкости ниже 81^oС для запуска охлаждающего вентилятора, таким образом, в значительной степени снижая верхний предел охлаждающей жидкости до чрезвычайно низкой температуры.

Согласно настоящему изобретению, обеспечивается система охлаждения автомобильного двигателя, содержащая радиатор для охлаждения охлаждающей жидкости двигателя; охлаждающий вентилятор для охлаждения охлаждающей жидкости в радиаторе; термостат, имеющий корпус с фланцем для прикрепления к нему детали трубопровода; пусковой стержень, прикрепленный к корпусу своим первым концом; направляющую деталь, установленную на пусковом стержне скользящей посадкой; эластичную уплотнительную втулку, обеспеченную вокруг части второго конца пускового стержня и герметично прикрепленную к направляющей детали; термочувствительный цилиндр, корпусирующий уплотнительную втулку и прикрепленный к направляющей детали; восковые гранулы, предусмотренные в термочувствительном цилиндре для огораживания уплотнительной втулки; смазочное масло в пространстве между уплотнительной втулкой и пусковым стержнем; основной клапан, выполненный на направляющей детали; и возвратную пружину для возврата основного клапана на место клапана, сформированное на фланце; усовершенствование, содержащее фланец, имеющий по меньшей мере одно отверстие для пропускания охлаждающей жидкости, приводящее в результате к уменьшению жесткости возвратной пружины и к заданию толщины эластичной уплотнительной втулки от 25% до 5% от диаметра пускового стержня; и переключатель охлаждающего вентилятора для запуска охлаждающего вентилятора при температурах охлаждающей жидкости ниже 81^oС.

Эти и другие задачи и признаки настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг.1 изображает график, показывающий изменение подъема клапана в термостате настоящего изобретения и подъема известного клапана относительно температуры; фиг. 2 и 3 изображают вид сбоку в разрезе термостата настоящего изобретения, фиг.4 изображает вид сбоку термостата настоящего изобретения, фиг. 5 изображает сечение, показывающее испытательную машину для определения высоты подъема клапана, фиг. 6 схематический вид известной системы охлаждения для автомобильного двигателя, фиг.7 изображает вид сбоку известного термостата, фиг.8 изображает график, показывающий изменения температуры и потока охлаждающей жидкости известной системы в зависимости от времени, фиг.9а изображает разрез переключателя охлаждающего вентилятора, фиг.9б изображает вид сбоку, показывающий переключатель охлаждающего вентилятора на фиг.9а в натуральную величину,
фиг.10 изображает график, показывающий изменение температуры охлаждающей жидкости относительно истекшего времени,
фиг. 11а изображает сечение ИС переключателя (переключателя на интегральной схеме) охлаждающего вентилятора,
фиг.11б изображает вид сбоку переключателя в натуральную величину и
фиг. 12 изображает схему системы охлаждения согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 изображает закрытое состояние основного клапана, а фиг.3 изображает открытое состояние основного клапана. Термостат 1а настоящего изобретения имеет корпус 10, формирующий опорную поверхность клапана 9 (фиг.3), каркас 11, прикрепленный к фланцу 16 корпуса 10.

Термопускатель 2, содержащий пусковой стальной стержень 3, направляющую деталь 4, установленную скользящей посадкой на стержень 3, и эластичную уплотнительную втулку 5, которая герметично прикреплена к направляющей детали 4 и прикреплена скользящей посадкой к стержню 3. Толщина сумчатой части уплотнительной втулки составляет от 5% до 25% от диаметра стержня 3. Смазочное масло 6 заполняет пространство между уплотнительной втулкой 5 и стержнем 3.

Уплотнительная втулка 5 вставлена в термочувствительный цилиндр 8, заполненный восковыми гранулами 7. Конец цилиндра 8 жестко прикреплен к направляющей детали 4, образуя, таким образом, термопускатель 2.

Стержень 3 термопускателя прикреплен к корпусу 10 в верхней части 14, а основной клапан 12 прикреплен к направляющей детали 4. Возвратная винтовая пружина 13, расположенная вокруг цилиндра 8, устанавливается между основным клапаном 12 и дном каркаса 11. Перепускной клапан 15 устанавливается скользящей посадкой на вал 14А, прикрепленный к цилиндру 8, и упруго поддерживается на валу 14А посредством спиральной пружины 14а. Фланец 16 имеет отверстие 19а (фиг.4) для связи пространства (А' фиг.12) в корпусе термостата с трубопроводом (В' фиг.12) в крышке термостата. Диаметр отверстия 19а определяется так, чтобы давление охлаждающей жидкости в трубопроводе с внешней стороны основного клапана 12 (второй трубопровод 30 из фиг.12) стало равным давлению на охлаждающую жидкость в трубопроводе с внутренней стороны, а именно в корпусе 10.

В результате, жесткость возвратной пружины 13 может быть уменьшена до половины жесткости известной пружины.

Фиг.2 изображает основной клапан в закрытом состоянии. Когда температура охлаждающей жидкости превышает заранее заданное значение термостата, воск 7 в теплопроводном цилиндре 8 расширяется. Воск сдавливает уплотнительную втулку 5 вокруг стержня 3. Так как стержень 3 прикреплен к корпусу 10, цилиндр 8 перемещается вниз против силы пружины 13, открывая таким образом основной клапан 12 и закрывая перепускной канал 32 с помощью перепускного клапана 15 (фиг.3).

Когда температура охлаждающей жидкости уменьшается, воск сжимается. Таким образом, винтовая пружина 13 заставляет основной клапан 12 двигаться в закрытое положение.

Рабочий диапазон термостата относительно температуры воска 7 делится на диапазон большого подъема основного клапана и диапазон маленького подъема. В диапазоне большого подъема воск находится в твердом состоянии, в котором объем воска в значительной степени изменяется. В диапазоне небольшого подъема воск находится в жидком состоянии, в котором объем жидкого воска изменяется с маленькой скоростью.

Чтобы увеличивать термический кпд автомобильного двигателя, необходимо увеличить скорость подъема клапана относительно температуры охлаждающей жидкости, снижая, таким образом, верхний предел температуры охлаждающей жидкости.

В термостате настоящего изобретения толщина уплотнительной втулки чрезвычайно мала (толщина составляет от 25% до 5% от диаметра стерня 3), такая, что давление воска для подъема клапана уменьшается. Кроме того, во фланце термостата проделывается маленькое отверстие (19а), так, чтобы давление с внешней и внутренней стороны основного клапана выровнялось. Поэтому жесткость возвратной пружины уменьшается. В результате, скорость подъема увеличивается в низкотемпературном диапазоне.

Как сформулировано выше, основной клапан настоящего изобретения открывается при температуре 72^oС. Когда подъем достигает 12 мм, температура охлаждающей составляет 85^oС, как изображено линией Х на фиг 1.

Поток при подъеме 6 мм для линии X, т.е. в твердом состоянии воска, соответствует потоку при подъеме 12 мм для линии Y, т.е. при жидком состоянии воска. Таким образом, термостат настоящего изобретения использует только 50% собственной мощности при подъеме 12 мм. Поэтому, даже если автомобиль, в котором установлен термостат настоящего изобретения, ведут со скоростью 150 км/ч, остается мощность 50%.

Так как поток охлаждающей жидкости при температуре 81^oС вдвое больше потока известного термостата, температура охлаждающей жидкости быстро уменьшается. Поэтому температура охлаждающей жидкости сохраняется равной 81^oС.

Фиг. 5 изображает испытательную машину для измерения подъема основного клапана относительно давления, приложенного к уплотнительной втулке. В машине вместо давления воска используется давление масла.

Термопускатель 36 прикрепляют к испытательной машине, обрезая термочувствительный цилиндр так, чтобы наблюдать эластичную уплотнительную втулку 39. Пространство между уплотнительной втулкой 39 и стержнем 40 заполняют смазочным маслом 41. Уплотнительную втулку 39 можно наблюдать через окошки 37 и прозрачную пластмассовую трубу 38. Испытательная машина имеет скользящий стержень 34, который толкается вниз пружиной 42. Вершина стержня 34 контактирует со стержнем 43 цифрового индикатора (не показан). Масло подается из впускного отверстия 35.

Таблица 1 показывает фактически измеренные значения для зависимости между давлением масла и подъемом основного клапана испытательной машины фиг.5.

В таблице 1 термопускатель (А) имеет стержень 3 диаметром 3,8 мм и уплотнительную втулку 5 толщиной 1,7 мм (45% от диаметра), термопускатель (В) имеет стержень диаметром 4,5 мм и уплотнительную втулку толщиной 1,25 мм (25%), а термопускатель (С) имеет стержень диаметром 4,5 мм и уплотнительную втулку толщиной 0,225 мм (5%). Жесткость возвратной пружины 13 составляет 0,55 кг/мм.

Если толщина уплотнительной втулки 5 чрезвычайно мала, как в термопускателе (С), то давление смазочного масла 6 в уплотнительной втулке становится равным давлению смазочного масла 41. Поскольку эластичная уплотнительная втулка находится в плавающем состоянии, поддерживаемая равными внутренним и внешним давлениями, сопротивление трения между уплотнительной втулкой и стержнем становится нулевым. Стержень 3 соответственно поднимается давлением смазочного масла 41, приложенным к поверхности нижнего торца стержня.

Так как термопускатель (А) имеет большую толщину - 1,7 мм, то при начальном давлении 80 кг/см² подъем составляет 0.6 мм. Для того чтобы поднять стержень на 10 мм, преодолевая усилие пружины, составляющее 15.1 кг, необходимо давление 140 кг/см², о чем не может быть речи.

Хотя стартовое давление для стержня 3 составляет 50 кг/см² для обоих термопускателей (В) и (С), и подъем одинаковый, равный 0.4 мм, стержень (С) поднимается на 10 мм давлением 90 кг/см² из-за чрезвычайно маленькой толщины 0.225 мм. А для термопускателя (В) необходимо большее давление, 100 кг/см².

Если толщина уплотнительной втулки 5 превышает толщину (В), то стартовое давление становится больше 50 кг/см². Поэтому верхний предел толщины составляет 25% от диаметра стержня 3.

Толщина уплотнительной втулки термопускателя (С) достаточна. Если толщина становится меньше, то трудно изготовить такую тонкую уплотнительную втулку, и стоимость изготовления увеличивается. Поэтому нижний предел толщины составляет 5% от диаметра стержня 3.

Таблица 2 показывает фактически измеренные значения.

Термопускатель (Д) имеет такой же диаметр стержня и толщину уплотнительной втулки, как и термопускатель (С), но жесткость пружины уменьшается с известного значения 0.55 кг/мм до значения 0.27 кг/мм, которое составляет половину известного значения.

Стержень поднимается на 0.3 мм при стартовом давлении 30 кг/см² и на 13,5 мм при давлении 60 кг/см². При уменьшении толщины эластичной уплотнительной втулки до чрезвычайно малого значения и уменьшении жесткости пружины до половины известного значения стимулируется разжижение воска, так что количество превращенного в жидкость воска быстро увеличивается, таким образом быстро поднимая основной клапан посредством предвиденного взаимно усиливающего действия маленькой толщины уплотнительной втулки и маленькой жесткости пружины.

Поскольку термостат настоящего изобретения работает при 50 процентах от собственной полной мощности, он работает спокойно и быстро, так что двигатель работает при маленькой вибрации и срок службы двигателя продлевается.

Таблица 3 показывает результаты испытаний на износоустойчивость четырех термостатов настоящего изобретения, а таблица 4 показывает результаты испытания на износоустойчивость четырех известных термостатов.

Каждое из испытаний было выполнено 40 000 раз, чередуя первое испытание и второе. В первом испытании охлаждающая жидкость с температурой ниже 40^oС циркулировала 120 секунд, а во втором испытании охлаждающая жидкость с температурой выше 98^oС циркулировала 220 секунд.

Наиболее важным фактором для долговечности термостата является значение вариации подъема. Вариация настоящего изобретения намного меньше, чем вариация у известного термостата для одинакового числа испытаний. Разность между подъемом на начальной стадии и подъемом на конечной стадии почти равна нулю.

Применяя следующее усовершенствование к термостату настоящего изобретения, можно дополнительно увеличить эффективность термостата.

Если толщина эластичной уплотнительной втулки уменьшается до чрезвычайно малого значения, то внутренняя вместимость термочувствительного цилиндра увеличивается, поэтому давление воска уменьшается. Следовательно, можно снизить толщину цилиндра, что вызывает дальнейшее увеличение внутренней вместимости. Поэтому давление воска можно уменьшить обратно пропорционально квадрату диаметра стержня, увеличивая диаметр. Таким образом, возможно далее снижать верхний предел температуры 81^oС охлаждающей жидкости.

Кроме того, если используется термостат, имеющий линию Х (фиг.1) воска, который плавится при 69^oС, то верхний предел температуры уменьшается до 78^oС.

В соответствии с настоящим изобретением охлаждающий вентилятор 33 конструируется так, чтобы запускаться при температуре охлаждающей жидкости 81^oС или менее. С этой целью переключатель охлаждающего вентилятора устанавливается в системе охлаждения двигателя.

Фиг.9а изображает сечение переключателя охлаждающего вентилятора, и фиг. 9b изображает вид сбоку переключателя охлаждающего вентилятора фиг.9а в натуральную величину.

Переключатель 44 охлаждающего вентилятора прикрепляется к термопускателю 45 небольшого размера. Термопускатель 45 содержит стержень 46, направляющую деталь 47, установленную на стержне 46 скользящей посадкой. Уплотнительная втулка 48 скользящей посадкой соединяется со стержнем 46 и прикрепляется к направляющей детали 47. Смазочное масло 49 заполняет пространство между уплотнительной втулкой 48 и стержнем 46. Эти три части собираются и вставляются в термочувствительный цилиндр 51, заполненный восковыми гранулами 50. Конец цилиндра 51 жестко и герметично прикрепляется к направляющей детали 47, вставляется в корпус 52 и прикрепляется к нему, таким образом образуя термопускатель 45.

Стопорное кольцо 53 прикрепляется в кольцевом углублении, образованном в верхней части стержня 46. Толкатель 55 соединяется своей нижней частью со стержнем 46, и возвратная пружина 54 устанавливается между фланцем толкателя 55 и внутренней стенкой корпуса 52, таким образом примыкая к обратной стороне фланца, противодействуя стопорному кольцу 53.

Толкатель 55 скользящей посадкой вставляется в центральное отверстие корпуса 52, и верхняя часть толкателя торчит из корпуса 52.

Переключатель охлаждающего вентилятора 44 содержит изолирующий корпус 63, обеспеченный плюсовым разъемом 62, жестко установленным в кожухе 57. U-образная проводящая пластина 60, выполненная из фосфористой бронзы, электрически соединяется с плюсовым разъемом 62 и упруго поддерживается выступом стопора 61. Неподвижный контакт 59 жестко прикрепляется к проводящей пластине 60. Подвижный контакт 58 жестко прикрепляется к щелчковому диску 64, изготовленному из фосфористой бронзы так, чтобы встать напротив неподвижного контакта 59. Щелчковый диск 64 изогнут так, чтобы мгновенно действовать. Периферийная часть щелчкового диска 64 прикреплена к кожуху 57 упорным кольцом 65 и пружиной 66. Верхняя часть кожуха 57 обжимается вокруг изолирующего корпуса 63, таким образом образуя щелчковый переключатель 44.

Когда температура охлаждающей жидкости повышается, воск 50 в термочувствительном цилиндре 51 расширяется. Это вынуждает уплотнительную втулку 48 противодействовать стержню 46 таким образом, чтобы стержень перемещался вверх. Таким образом, толкатель 55 поднимается, давя на пружину 54, и, следовательно, верх 56 толкателя 55 подталкивает подвижный контакт 58, чтобы тот вошел в контакт с неподвижным контактом 59, таким образом замыкая щелчковый переключатель.

Когда температура охлаждающей жидкости уменьшается, воск 50 в термочувствительном цилиндре 51 сжимается. Таким образом, винтовая пружина 54 заставляет толкатель 55 двигаться вниз. Таким образом, подвижный контакт 58 отделяется от неподвижного контакта 59, чтобы разомкнуть переключатель.

Переключатель охлаждающего вентилятора 44 прикрепляется к стене трубопровода охлаждающей жидкости в надлежащем положении резьбой 52а так, чтобы термочувствительный цилиндр 51 был погружен в охлаждающую жидкость. Таким образом, подвижный контакт 58 заземляется. Плюсовой разъем 62 соединяется с плюсовым разъемом двигателя 76 охлаждающего вентилятора (фиг.12). Поэтому, когда температура охлаждающей жидкости достигает 75.5^oС, запускается охлаждающий вентилятор.

Фиг. 10 изображает график изменения температуры охлаждающей жидкости относительно истекшего времени. Когда температура охлаждающей жидкости (в точке А' на фиг.12) достигает 75.5^oС, переключатель охлаждающего вентилятора замыкается так, что охлаждающий вентилятор запускается. Поэтому температура охлаждающей жидкости снижается и повышается, и, следовательно, температура циклически изменяется с постоянной амплитудой между 75.5^oС и более низкой температурой, как изображено на графике. Температура не превышает 75.5^oС. Температура в точке В поддерживается приблизительно 75.5^oС.

В то время, когда переключатель 44 охлаждающего вентилятора замыкается, охлаждающий вентилятор продолжает вращаться сам по инерции. Поэтому вращающий момент, необходимый для запуска двигателя, очень мал, что в результате приводит к снижению вибрации и шумов.

Фиг. 11а изображает сечение ИС переключателя 67 охлаждающего вентилятора с термодатчиком 72 в виде интегральной схемы, а фиг.11б изображает вид сбоку переключателя в натуральную величину. Переключатель 67 с интегральной схемой охлаждающего вентилятора содержит корпус 71, кожух 69 и плюсовой разъем 70, прикрепленный к изолирующему корпусу 71а, в корпусе 71 устанавливается термодатчик 72 в виде интегральной схемы. Плюсовой вывод 73 датчика 72 соединен с плюсовым разъемом 70, и минусовой вывод 74 соединен с кожухом 69. Во внутреннюю часть переключателя 67 через отверстие 75 вливают изоляционную смолу, например эпоксидную смолу, чтобы закрепить внутренние части. Переключатель охлаждающего вентилятора также замыкается, например, при 75.5^oС.

Фиг.12 изображает систему охлаждения согласно настоящему изобретению. Те же самые части, что и на фиг.6, обозначены такими же номерами позиций, как на фиг.12.

Крышка термостата 26а встроена в конструкцию так, чтобы обеспечить установку ИС переключателя 67 охлаждающего вентилятора. Переключатель 67 жестко установлен на крышке 26а с помощью винтовой резьбы 68 так, что чувствительная часть переключателя расположена в крышке 26а. Плюсовой разъем 70 соединен с реле 75. Контакт 77 релейного переключателя соединен с приводным двигателем 76 охлаждающего вентилятора 33. Таким образом, когда температура охлаждающей жидкости достигает 75.5^oС, релейный переключатель 77 замыкается. Следовательно, запускается охлаждающий вентилятор 33, и температура охлаждающей жидкости поддерживается при 75.5^oС.

Части, окаймленные штрих-пунктирной линией фиг.12, например водяной насос 28, двигатель вентилятора 76, охлаждающий вентилятор 33, термостат 1 и радиатор 22, собираются в одной сборке.

Стартовая температура переключателя охлаждающего вентилятора задается так, чтобы стартовая температура понижалась ступенчато шагом 1^oС, поддерживая работу системы охлаждения и двигателя, и определяется как температура в предпочтительном эксплуатационном режиме.

В соответствии с настоящим изобретением посредством взаимно усиливающего действия, зависящего от минимальной толщины изолирующей втулки, маленькой жесткости возвратной пружины, от того, что термостат связан с переключателем вентилятора, верхний предел температуры охлаждающей жидкости настоящего изобретения уменьшается до 81^oС или ниже с верхнего предела температуры 123^oС известного термостата, так что потребление топлива двигателя снижается, срок службы двигателя продлевается, выхлоп газов NO_x и CO₂ уменьшается, таким образом внося вклад в предотвращение глобального нагревания.

Хотя описаны предпочтительные варианты воплощения изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться предпочтительными вариантами воплощения, но что специалистами могут быть сделаны различные изменения и модификации в пределах сущности и рамок изобретения в соответствии с формулой изобретения.

Формула изобретения

Система охлаждения автомобильного двигателя, содержащая радиатор для охлаждения охлаждающей жидкости в радиаторе, охлаждающий вентилятор для охлаждения охлаждающей жидкости в радиаторе, первый трубопровод для охлаждающей жидкости, расположенный между выпускным отверстием водяной рубашки двигателя и впускным отверстием радиатора, второй трубопровод для охлаждающей жидкости, расположенный между выпускным отверстием радиатора и впускным отверстием водяной рубашки двигателя, перепускной канал, соединяющий первый и второй трубопроводы между собой, корпус термостата, пусковой стержень, прикрепленный к корпусу, направляющую деталь, установленную на пусковом стержне по скользящей посадке, эластичную уплотнительную втулку, охватывающую пусковой стержень и герметично прикрепленную к направляющей детали, смазочное масло, размещенное в пространстве между пусковым стержнем и уплотнительной втулкой, термочувствительный цилиндр, охватывающий уплотнительную втулку, восковые гранулы, расположенные в термочувствительном цилиндре, основной клапан для закрывания второго трубопровода, расположенный на направляющей детали, перепускной клапан, устанавливаемый с возможностью закрывания перепускного канала, фланец с по меньшей мере одним отверстием, прикрепленный к корпусу и имеющий место для клапана, возвратную пружину, обеспечивающую возврат основного клапана на место клапана, при этом давление охлаждающей жидкости в трубопроводе с внешней стороны основного клапана равно давлению в трубопроводе с внутренней стороны, причем толщина уплотнительной втулки составляет 25 - 5% от диаметра пускового стержня, а переключатель охлаждающего вентилятора связан с термостатом с возможностью уменьшения температуры охлаждающей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16