Силовая установка и способ оптимизации подачи энергии для системы охлаждения силовой установки - RU2331779C2
Код документа: RU2331779C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к силовой установке, в частности, с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения; кроме того, к способу оптимизации подачи энергии для системы охлаждения для охлаждения, по меньшей мере, одного агрегата силовой установки.
Силовые установки для стационарного или мобильного использования, в частности для применения в автомобилях, включают в себя, по меньшей мере, один приводной двигатель, который для мобильных случаев применения выполнен, как правило, в виде двигателя внутреннего сгорания. Они нуждаются в системе охлаждения для отвода возникающего в процессе сгорания тепла. Система охлаждения включает в себя, как правило, контур циркуляции теплоносителя для направления теплоносителя, охлаждающее устройство, которое, как правило, выполнено в виде теплообменника, а также устройство подачи для циркуляции теплоносителя в контуре циркуляции теплоносителя, как правило, циркуляционный насос.
Кроме того, охлаждающее устройство для осуществления оптимального теплообмена в окружающую среду и подачи воздуха окружающей среды согласовано с устройством в форме воздуходувки или вентилятора. В известных вариантах осуществления этот вентилятор приводится в действие с помощью приводного двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания. Подаваемое благодаря этому в охлаждающее устройство количество воздуха пропорционально числу оборотов двигателя. При этом существенный недостаток этой системы состоит в медленном времени реакции, а также недостаточном соответствии предоставляемой охлаждающей способности и фактической потребности. Если предоставляется слишком большое количество воздуха, т.е. при высоком числе оборотов двигателя, то вследствие этого ненужным образом потребляется много энергии для привода вентилятора, которая не требуется для создания требуемой охлаждающей способности. Если количество воздуха слишком мало, то двигатель снижает свою мощность. Далее известны решения, в которых вентилятор установлен с возможностью отключения или могут подключаться различные ступени передачи для привода вентилятора. Эти системы также отличаются медленным временем реакции и недостаточным соответствием предоставляемой, с помощью системы охлаждения, охлаждающей способности и фактической потребности, которая обуславливается приводными агрегатами, по меньшей мере, приводным двигателем.
Другие системы характеризуются применением средств для оказания влияния на мощность вентилятора между приводным двигателем и вентилятором. Могут использоваться механические системы соединения, которые замыкаются в зависимости от температуры теплоносителя, причем существует прямая пропорциональность между соединением или давлением прижатия и температурой в системе охлаждения, которую следует рассматривать как существенный недостаток такой системы. Так, например, уже приводное устройство, в частности, регулирующую переменную, следует точно рассчитывать в отношении устанавливаемой в охлаждающем контуре температуры. Далее эта система реагирует на имеющиеся в данный момент значения температуры, так что системой охлаждения, во-первых, не всегда может предоставляться полная, теоретически возможная охлаждающая способность, а во-вторых, ее настройка вследствие инерционности системы осуществляется с замедлением во времени.
Поэтому в основе изобретения лежит задача создать оптимизированную в отношении нужной потребности в энергии систему охлаждения, причем образование системы охлаждения и требуемые для этого мероприятия должны характеризоваться малыми конструктивными и связанными с управлением издержками. При этом следует обратить внимание на то, чтобы инерционность системы согласно известным из уровня техники решениям в достаточной степени исключается и может осуществляться быстрая реакция на реально устанавливаемое изменение потребности в охлаждающей способности.
Решение согласно изобретению характеризуется признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Силовая установка с приводным двигателем, в частности, в форме двигателя внутреннего сгорания, включает в себя систему охлаждения для охлаждения, по меньшей мере, приводного двигателя, содержащего контур теплоносителя для направления теплоносителя, и устройство для подачи холодного воздуха окружающей среды для поглощения тепла из контура теплоносителя в форме воздуходувки или вентилятора, который находится в приводном соединении с приводным двигателем, и согласованное с контуром теплоносителя охлаждающее устройство. Кроме того, система охлаждения включает в себя циркуляционный насос для теплоносителя для поддержания циркуляции потока в контуре теплоносителя. Согласно изобретению между приводным двигателем и вентилятором предусмотрена управляемая или регулируемая муфта в форме гидродинамической муфты. При приведении в действие циркуляционного насоса для теплоносителя с помощью приводного двигателя она подключается к ней. Гидродинамическая муфта включает в себя первичное рабочее с лопатками колесо и вторичное рабочее колесо с лопатками, которые образуют друг с другом наполняемую рабочим средством рабочую камеру, причем муфта свободна от направляющего колеса. Первичное колесо, по меньшей мере, косвенно, т.е. непосредственно или с помощью передаточных элементов соединено с приводным двигателем, в то время как вторичное колесо, по меньшей мере, косвенно, т.е. предпочтительно непосредственно или же посредством других передаточных элементов соединено с вентилятором, в частности, с приводным валом вентилятора. Управление передаточным отношением осуществляется с помощью гидродинамической муфты
- в виде управления и/или регулирования мощности, воспринимаемой с помощью гидродинамической муфты;
- управления и/или регулирования передаваемого с помощью гидродинамической муфты момента;
- управления и/или регулирования числа оборотов вторичного колеса.
В качестве регулирующей переменной для всех этих задач управления и/или регулирования служит степень наполнения гидродинамической муфты или величина, по меньшей мере, косвенно характеризующая ее или оказывающая на нее влияние.
Выполнение силовой установки, согласно изобретению, дает преимущество осуществляемой, независимо от приводного двигателя, настройки мощности вентилятора путем изменения или оказания влияния на передаваемый муфтой момент. Обратное воздействие на приводной двигатель осуществляется в зависимости от подаваемой приводным двигателем и передаваемой с помощью муфты мощности, причем за счет настройки передаваемого момента число оборотов на стороне отбора мощности, т.е. приводного вала вентилятора, может варьироваться и, в соответствии с этим числом оборотов, с учетом проскальзывания муфты, приводится в соответствие с числом оборотов приводного двигателя.
В отношении конструктивного выполнения силовой установки существует большое число возможностей. При выполнении в виде гидродинамической муфты ее можно:
а) снабдить собственной системой подачи рабочего средства или же
б) использовать систему охлаждения приводного двигателя в качестве системы подачи рабочего средства.
Для осуществления как можно более компактной конструкции с максимально возможным использованием имеющихся компонентов выбирают предпочтительно возможность согласно б). При этом гидродинамическая муфта находится в приводном соединении с коленчатым валом приводного двигателя и вентилятором, т.е. между двигателем и вентилятором. В системе охлаждения она располагается, если рассматривать в направлении потока теплоносителя, после циркуляционного насоса, причем приток или расход через гидродинамическую муфту управляется или регулируется с помощью клапанного устройства.
Клапанное устройство может быть выполнено в различной форме. В данном случае речь идет о регулируемом клапанном устройстве, причем регулировка осуществляется ступенчато или, предпочтительно, бесступенчато. Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления для тонкой настройки требуемой степени наполнения используют, по меньшей мере, клапан пропорционального регулирования. В вариантах осуществления с отдельной системой подачи рабочего средства гидродинамическую муфту можно согласовать либо с открытым, либо с замкнутым контуром. Управление или регулирование степени наполнения, как правило, осуществляется с помощью управления давлением, в случае замкнутого контура предпочтительно путем оказания статического давления наложения в контур. В случае открытых контуров настройка степени наполнения осуществляется, например, с помощью соответственно управляемого или регулируемого наполнительного насоса.
Согласно изобретению предлагается способ оптимизации создания охлаждающей способности для системы охлаждения для охлаждения, по меньшей мере, одного приводного агрегата силовой установки, по меньшей мере, с одним приводным двигателем и согласованной с ним системой охлаждения, включающей в себя контур теплоносителя для направления теплоносителя и охлаждающее устройство, по меньшей мере, для косвенного охлаждения теплоносителя и согласованное с контуром теплоносителя или охлаждающим устройством устройство для подачи охлажденного воздуха окружающей среды для поглощения тепла из контура теплоносителя или охлаждающего устройства в форме вентилятора, который выполнен с возможностью соединения с приводным двигателем без возможности проворачивания, в котором подаваемое вентилятором для поглощения тепла количество воздуха регулируется в качестве параметра для получения требуемой охлаждающей способности в системе охлаждения в зависимости от действительных рабочих параметров в приводном двигателе и состояний движения, а также, по меньшей мере, от величины, по меньшей мере, косвенно характеризующей температуру охлаждающей среды в охлаждающем контуре. Вентилятор свободен от прямой, неподвижной муфты или муфты с твердым, т.е. неизменяемым, передаточным отношением во всех рабочих состояниях приводного двигателя. Согласование требуемой мощности вентилятора осуществляется перед, с собственно, изменением охлаждающей способности или одновременно с ним.
Из действительных рабочих параметров приводного двигателя величины, по меньшей мере, косвенно характеризующей температуру в охлаждающем контуре, и состояний движения определяется теоретически устанавливаемое изменение, в частности, получающееся отсюда изменение охлаждающей способности охлаждающего контура. Из этого теоретического изменения затем определяют требуемую мощность вентилятора для сохранения определенной охлаждающей способности или диапазона охлаждающей способности.
Способ согласно изобретению позволяет оптимально подгонять к данным условиям потребность в энергии вентилятора, т.е. поставляемую контуром теплоносителя охлаждающую способность теплоносителя, при предполагаемом изменении данных условий. Не существует никакой жесткой связи подаваемого вентилятором количества воздуха и тем самым мощности вентилятора с рабочим состоянием, в частности, числом оборотов приводного двигателя и, таким образом, больше также никакого обратного действия между обоими. Далее исключается «холостой ход» вентилятора, который характеризуется поглощающими чрезмерную подачу тепла количествами воздуха, которые, однако, совсем не нужны для предоставления требуемой охлаждающей способности.
Настройка необходимого, выдаваемого вентилятором для создания требуемой охлаждающей способности количества воздуха осуществляется путем воздействия на число оборотов вентилятора, так как оно, по существу, пропорционально поставляемому количеству воздуха, потому что обусловленные вращением вентилятора сопротивления пренебрежимо малы и таким образом при приведении в действие производится по существу одинаковый момент. Так как охлаждающая способность в системе охлаждения, в частности в контуре теплоносителя, зависит от подаваемого вентилятором количества воздуха для поглощения тепла непосредственно из контура теплоносителя или же из охлаждающего устройства, то охлаждающая способность системы охлаждения является функцией от числа оборотов вентилятора. Другие параметры в этом случае определяются обеспечиваемой охлаждающим устройством охлаждающей способностью. При выполнении охлаждающего устройства в виде теплообменника она зависит, например, от вида и выполнения поглощающих в охлаждающем контуре тепло сред или конструктивных элементов.
В качестве рабочих параметров используют при этом, по меньшей мере, температуру приводного двигателя и/или число оборотов приводного двигателя и/или, по меньшей мере, величину, косвенно их характеризующую. Выражение «по меньшей мере, косвенно характеризующая» означает в этой связи, что между соответствующими величинами - температурой или числом оборотов и косвенно характеризующей их величиной - существует функциональная взаимосвязь. Ее можно рассчитать по-разному. В качестве характеризующей рабочее состояние или состояние движения величины следует рассматривать, по меньшей мере, одну из указанных ниже величин или их комбинацию:
- величину, по меньшей мере, косвенно характеризующую действительное рабочее состояние приводного двигателя,
- активацию или активирование агрегатов, оказывающих влияние на состояние движения,
- положение или приведение в действие устройства выбора, по желанию водителя, для настройки и/или изменения состояния движения или изменения характеризующих его величин,
- при использовании системы охлаждения приводного двигателя для охлаждения других агрегатов приводной цепи активность этого агрегата и, кроме того, интенсивность или необходимую для этих агрегатов охлаждающую способность.
Согласно изобретению настройка требуемой охлаждающей способности осуществляется путем управления числом оборотов или регулирования вентилятора за счет приводного соединения между вентилятором и приводным двигателем, причем в нем расположены средства для управления передаточными отношениями. Эти средства образуются управляемой или регулируемой муфтой. Она позволяет - в зависимости от вида выполнения - с помощью соответствующей настройки потребления мощности или с помощью величины передаваемого момента воздействовать на число оборотов вентилятора.
Согласно изобретению число оборотов вентилятора может управляться, а также регулироваться в качестве параметра для определения подаваемого в целях охлаждения количества воздуха. Настройка в форме управления и/или регулирования может интегрироваться как операция в управление и/или регулирование, например, охлаждающей способности системы охлаждения или температуры приводного двигателя или т.п. Эта операция при этом является составной частью линии управления или регулирования основного управления или регулирования.
В качестве рабочего средства муфты в зависимости от выполнения системы подачи рабочего средства используется масло, вода или теплоноситель.
Выполненная, согласно изобретению, силовая установка оптимальным образом пригодна для осуществления, соответствующего изобретению, способа согласно формуле изобретения на основе свободной настройки передаваемого с помощью муфты момента.
Решение, согласно изобретению, поясняется далее более подробно посредством чертежей, на которых показано:
Фиг.1 - схематичное, сильно упрощенное изображение основной конструкции силовой установки, выполненной согласно изобретению, для осуществления способа оптимизации создания охлаждающей способности.
Фиг.2 - схематичное, упрощенное изображение, особенно предпочтительного варианта, осуществления силовой установки, выполненной согласно изобретению, с выполнением управляемой или регулируемой муфты в виде гидродинамической муфты при использовании системы охлаждения для приводного двигателя в виде системы подачи рабочего средства.
Фиг.3 и 3b - схематичное, упрощенное изображение для варианта согласно фиг.2 посредством блок-схемы процесса управления и регулирования числа оборотов вентилятора.
Фиг.4 - возможность регулирования температуры приводного двигателя на основе блок-схемы согласно фиг.3b.
Фиг.5а и 5b - схематичное, сильно упрощенное изображение двух других возможностей управления отдаваемой вентилятором мощности через муфту с отдельной системой подачи рабочего средства.
Фиг.6 - дальнейшее усовершенствование варианта согласно фиг.2 с дополнительным циркуляционным насосом.
Фиг.1 посредством участка силовой установки 1 показывает схематичное, сильно упрощенное изображение основной конструкции этого соответствующего изобретению варианта осуществления. Силовая установка 1 включает в себя приводной двигатель 2, который может быть любой конструкции, предпочтительно в виде двигателя 3 внутреннего сгорания. Приводной двигатель 2 согласован с системой 4 охлаждения. Она включает в себя контур 5 циркуляции теплоносителя для проведения или для направления охлаждающих сред, по меньшей мере, однако, одной охлаждающей среды, а также согласованное с контуром 5 теплоносителя охлаждающее устройство 6. Далее предусмотрен вентилятор 7, который снабжает охлаждающее устройство 6 холодным воздухом окружающей среды, который поглощает отдаваемое ему охлаждающей средой в области охлаждающего устройства 6 тепло. Охлаждающее устройство 6 расположено в контуре 5 теплоносителя. В отношении выполнения существует множество возможностей. Оно может быть образовано в виде теплообменника. Вентилятор 7 находится в приводном соединении с приводным двигателем 2. Настройка, предпочтительно управление и/или регулирование, охлаждающей способности системы 4 охлаждения и вместе с тем, по меньшей мере, косвенно, температуры охлаждающей среды в контуре 5 теплоносителя осуществляется с помощью управления и/или регулирования подаваемого вентилятором 7 количества холодного воздуха окружающей среды для поглощения тепла, отдаваемого охлаждающей средой после охлаждения агрегата. Это осуществляется с помощью управления и/или регулирования числа nLuefter оборотов вентилятора 7 или с помощью характеризирующей его, по меньшей мере, косвенно, величины. Согласно изобретению для управления и/или регулирования числа nLuefter оборотов вентилятора 7 в приводном соединении с приводным двигателем 2 предусмотрена управляемая или регулируемая муфта 37 в форме гидродинамической муфты 8. Она служит для управления передаваемой с ее помощью мощности. Благодаря управлению передаваемым моментом посредством управляемой и/или регулируемой муфты, при остающейся одинаковой подаваемой мощности с помощью приводного двигателя соответственно, устанавливается число nA оборотов на выходе управляемой и/или регулируемой муфты 37. Оно соответствует или является, по меньшей мере, прямо пропорциональным числу nLuefter оборотов вентилятора 7. Для осуществления отдельных задач управления и/или регулирования предусмотрено соответствующее управляющее и/или регулирующее приспособление 26. Оно включает в себя, по меньшей мере, управляющее и/или регулирующее устройство 27, под которым следует понимать совокупность выполняющих функцию управляющего аппарата компонентов при децентрализованной системе или же прибор управления. Управляющее и/или регулирующее устройство 27 связано с исполнительным устройством 38 для установки или изменения передаточного отношения муфты 37. При этом настройка или изменение передаточного отношения муфты 37 осуществляется в зависимости от следующих величин:
- температуры (температур) охлаждаемого агрегата (охлаждаемых агрегатов), в частности, двигателя 3 внутреннего сгорания;
- по меньшей мере, одного рабочего параметра приводного двигателя или от величины, по меньшей мере, косвенно его характеризующей;
- одной величины, по меньшей мере косвенно характеризующей функциональное состояние силовой установки; при использовании силовой установки при мобильном использовании, по меньшей мере, одной величины, косвенно описывающей состояние движения.
При этом под рабочими параметрами приводнуго двигателя подразумеваются величины, по меньшей мере, косвенно подразумеваются величины, по меньшей мере, косвенно характеризующие способ ее функционирования, т.е. либо описывающие непосредственно, либо величины, получаемые с помощью других величин путем функциональной взаимосвязи. К ним относятся среди прочих, например, число nmot оборотов приводного двигателя 2, передаваемая мощность Pmot, передаваемый момент Mmot и т.д. Их можно определить, например, в конструкции в виде двигателя внутреннего сгорания, с помощью положения дроссельной заслонки или количества впрыска.
Под величинами, по меньшей мере, косвенно характеризующими состояние движения, подразумеваются параметры, воздействующие на энергетический баланс силовой установки. К ним относятся как реально имеющиеся в наличии к моменту времени t параметры, так и параметры, которые направлены на изменение, при этом следует принимать во внимание, по меньшей мере, первые параметры. К ним относятся, например, величины, характеризующие режим работы тормозного устройства, выдача мощности приводного двигателя к моменту времени t, реально включенная ступень передачи и т.д. К величинам, направленным на изменение состояния движения, относятся, например, приведение в действие тормозного устройства, в частности, задание, по желанию водителя, определенной для производства момента торможения величины, задание, по желанию водителя, сохранения постоянной скорости, задание, по желанию водителя, изменения выдачи мощности приводным двигателем и т.д., причем они могут иметься как по отдельности, так и в комбинации. Для регистрации отдельных величин предусмотрены соответствующие регистрационные устройства.
Регистрационное устройство, по меньшей мере для одной величины, по меньшей мере, косвенно описывающей рабочий параметр ВР приводного двигателя 2, обозначено позицией 39, регистрационное устройство для регистрации, по меньшей мере, одной косвенно описывающей состояние FZ движения величины позицией 40 и регистрационное устройство для регистрации, по меньшей мере, косвенно характеризующей температуру приводного двигателя 2, - позицией 41. Отдельные регистрационные устройства 30-41 связаны с управляющим устройством 27 либо последовательно, либо параллельно. В соответствии с выводимой из этих величин ожидаемой потребностью в охлаждающей способности в зависимости от действительных рабочих параметров приводного двигателя 2 устанавливается мощность вентилятора 7 путем настройки, в частности, регулирования числа nL оборотов за счет управляемой и/или регулируемой муфты 37, в частности, посредством настройки, согласованного с ней, исполнительного устройства 38.
При этом настройка числа nLuefter оборотов осуществляется, например, путем:
- управления и/или регулирования степени FG наполнения и/или расхода или
- управления и/или регулирования способа или, например, давления для приведения в действие исполнительного органа или в форме статического давления наложения, оказываемого на имеющийся отстойник рабочего средства.
Решающим согласно изобретению является то, что уже заранее определяется настраиваемая потребность в охлаждающей способности, прежде чем ее можно настроить фактически. Таким образом, система реагирует заранее.
Фиг.2 в сильно упрощенном, схематичном изображении показывает посредством участка силовой установки 1 согласно фиг.1 основную конструкцию особенно предпочтительного, согласно изобретению, варианта осуществления для преобразования соответствующего изобретению способа. Для одинаковых элементов используются одинаковые ссылочные позиции. Силовая установка 1 включает в себя приводной двигатель 2, который предпочтительно выполнен в форме двигателя 3 внутреннего сгорания. Приводной двигатель 2, в частности двигатель 3 внутреннего сгорания, согласован с системой 4 охлаждения. Она включает в себя контур 5 теплоносителя для проведения или направления охлаждающей среды, а также согласованное с контуром 5 теплоносителя охлаждающее устройство 6. Далее предусмотрен вентилятор 7, который снабжает охлаждающее устройство 6 холодным воздухом окружающей среды, который поглощает тепло. Вентилятор 7, по меньшей мере, косвенно соединен без возможности проворота с приводным двигателем, в частности двигателем 3 внутреннего сгорания. Это означает, что вентилятор 7 находится в приводном соединении с приводным двигателем 2 или, соответственно, двигателем 3 внутреннего сгорания, т.е. соединен с ним либо без возможности проворачивания, либо посредством установленных между ними передаточных элементов. Согласно изобретению для управления и/или регулирования мощности вентилятора 7, которая, в частности, характеризуется как функция числа оборотов, или предпочтительно непосредственно числом nL оборотов вентилятора 7, в приводном соединении с приводным двигателем 2 или двигателем 3 внутреннего сгорания в качестве регулируемой муфты 37 установлена гидродинамическая муфта 8. Эта гидродинамическая муфта 8, если рассматривать в направлении передачи мощности, подключена после приводного двигателя 2 или двигателя 3 внутреннего сгорания и перед вентилятором 7. Настройка или, по меньшей мере, управление числом nL оборотов вентилятора 7 осуществляется путем изменения степени FG наполнения гидродинамической муфты 8. Таким образом, под гидродинамической муфтой 8 понимают гидродинамическую муфту с управляемым расходом, согласно особенно предпочтительному варианту осуществления - с регулируемым расходом. Гидродинамическая муфта 8 включает в себя функционирующее, в качестве колеса насоса, первичное колесо 9 и функционирующее, в качестве турбинного колеса, вторичное колесо 10, которые образуют друг с другом рабочую камеру 11, которая может заполняться рабочим средством. Первичное колесо 9, по меньшей мере, косвенно, т.е. непосредственно или посредством других передаточных средств связано с коленчатым валом 12 двигателя 3 внутреннего сгорания. Вторичное колесо 10, по меньшей мере, косвенно, т.е. непосредственно или посредством других передаточных средств связано с вентилятором 7, в частности, с приводным валом 13 вентилятора. В отношении снабжения гидродинамической муфты 8 рабочим средством существует множество возможностей. Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, согласно фиг.2 гидродинамическая муфта 8 снабжается рабочим средством из системы 4 охлаждения приводного двигателя 2. Система 4 охлаждения или ее части образуют или являются составляющей частью системы 34 подачи рабочего средства, согласованной с гидродинамической муфтой 8. Для циркуляции теплоносителя в контуре 5 теплоносителя предусмотрен циркуляционный насос 14. Он служит для поддержания циркуляции потока в контуре 5 теплоносителя и предпочтительно связан с приводным двигателем 2. В представленном случае он располагается между приводным двигателем 2 и гидродинамической муфтой 8. Таким образом, число оборотов приводного вала всегда привязано к числу оборотов приводного двигателя 2, в частности, коленчатого вала 2. При снабжении гидродинамической муфты 8 теплоносителем из контура 5 теплоносителя в качестве рабочего средства гидродинамическая муфта 8 расположена в байпасе 15 для контура 5 теплоносителя. Контур 5 теплоносителя образует при этом первую проводящую теплоноситель часть 16, проходящую между выпуском 18 и впуском 17 к циркуляционному насосу 14. Вторая проводящая теплоноситель часть 19 выполнена в виде байпаса 15 и служит для обеспечения рабочим средством гидродинамической муфты 8. Байпас 15 включает в себя, по меньшей мере, первый байпасный трубопровод 20 и второй байпасный трубопровод 22. Первый байпасный трубопровод 20 соединяет выпуск 18 циркуляционного насоса 14 с впуском 21 гидродинамической муфты 8, причем он непосредственно или косвенно через другие трубопроводы или каналы соединен с рабочей камерой 11 гидродинамической муфты 8. Второй байпасный трубопровод 22 соединяет, по меньшей мере, выпуск 23 гидродинамической муфты 8 с подводящим трубопроводом 17, ведущим к циркуляционному насосу 14. При этом связь с выпуском 23 или множеством таких выпусков с рабочей камерой 11 осуществляется, например, через выпускные отверстия. Для настройки степени FG наполнения между циркуляционным насосом 14 и впуском 21 гидродинамической муфты 8 установлено клапанное устройство 24, расходным количеством которого можно, по меньшей мере, управлять. Клапанное устройство 24 выполнено в виде регулируемого клапанного устройства, предпочтительно в форме клапана 25 пропорционального регулирования. Снабжение рабочей камеры 11 гидродинамической муфты 8 рабочим средством в форме теплоносителя из контура 5 теплоносителя приводного двигателя 2, подсоединение муфты 8 к контуру 5 теплоносителя между выпуском 18 и впуском 17 циркуляционного насоса 14 через байпас 15 и установка управляемого клапанного устройства 24 в направлении потока между циркуляционным насосом 14 и гидродинамической муфтой 8 позволяет простым образом, за счет управления клапанным устройством 24, управлять расходом через гидродинамическую муфту 8 или, соответственно, при возвращении соответствующего сигнала также регулировать и вместе с тем, на основе изменения степени наполнения, устанавливать число оборотов вторичного колеса 10 или связанного со вторичным колесом 10 гидродинамической муфты 8 вентилятора 7 и, согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, регулировать его. Эта система отличается незначительными дополнительными конструктивными, а также связанными с управлением затратами и оптимизирована в отношении дополнительно требуемых конструктивных элементов. Кроме того, в этом решении для системы 34 подачи рабочего средства для гидродинамической муфты 8 возвращаемся к уже и без того имеющейся системе 4 охлаждения, в частности, к контуру 5 теплоносителя. Сам контур 5 теплоносителя можно при этом выполнить в качестве открытого или замкнутого контура. В этом отношении не существует никаких ограничений. В представленном на фиг.2 предпочтительном варианте осуществления контур 5 теплоносителя выполнен в виде замкнутого контура.
С помощью соответствующего изобретению решения существует возможность - охлаждающую способность вентилятора 7, которая, по существу, определяется его числом NLuefter оборотов и таким образом подвержена его влиянию, устанавливать независимо от числа nmot оборотов приводного двигателя 2. Согласно изобретению настройка числа nL оборотов вентилятора 7 осуществляется в зависимости от рабочих параметров силовой установки 1, так что температура в системе 4 охлаждения поддерживается без регулирования приводного двигателя, в частности двигателя 3 внутреннего сгорания, в сторону понижения или повышения, вследствие чего задаваемая вентилятором 7 охлаждающая способность может согласовываться уже перед подъемом или падением температуры охлаждающей среды в контуре 5 теплообменника, обусловленными изменением рабочих параметров. Это дает то преимущество, что, прежде всего, температура двигателя 3 внутреннего сгорания остается, по существу, постоянной и, кроме того, оптимизируется потребность в энергии для охлаждения. В качестве рабочих параметров силовой установки 1 подразумеваются температуры охлаждаемых, посредством контура 5 теплоносителя, компонентов или, соответственно, агрегатов, в частности, приводного двигателя 2, и, возможно, при установке не показанного здесь подробно тормоза-замедлителя его температуры, а также величины, по меньшей мере, косвенно характеризующие рабочие состояния приводного двигателя 2 и автомобиля. К этим величинам относятся, среди прочих, возможное приведение тормоза-замедлителя, параметры, характеризующие выдачу мощности приводного двигателя, например, число nmot оборотов, момент Mmot, при соединении приводного двигателя 2 с коробкой передач включенная ступень передачи, а также параметры, имеющиеся на выходе, в частности, на выходе из коробки передач, например, nAbtrieb MAbtrieb. Возможность управления числом nLuefter оборотов вентилятора 7 воспроизведена на фиг.3а. Основная конструкция силовой установки 1 соответствует описанной в связи с фиг.2, поэтому для одинаковых элементов используются одинаковые ссылочные позиции. Она согласована с управляющим устройством 26, включающим в себя управляющее устройство 27, которое выполнено в виде управляющего прибора, в частности, ECU. Он включает в себя, по меньшей мере, вход 28, в данном случае множество входов 28.1-28.n и, по меньшей мере, один выход 29, который связан с исполнительным устройством 30 клапанного устройства 24. Вход 28, при последовательной передаче данных, или входы 28.1-28.n, при параллельной передаче данных, связаны соответственно с устройствами 31.1-31.n для регистрации рабочих параметров силовой установки 1, в частности, 39 - для регистрации величины, по меньшей мере, косвенно, описывающей температуру охлаждаемого агрегата, 40 - для регистрации, по меньшей мере, одной величины, описывающей, по меньшей мере, косвенно, рабочее состояние приводного двигателя 2, и 41 - для регистрации, по меньшей мере, одной величины, характеризующей, по меньшей мере, косвенно, состояние движения. В представленном примере речь идет, например, в случае устройства 31.1 об устройстве 40 для регистрации величины, характеризующей, по меньшей мере, косвенно, число nmot оборотов приводного двигателя 2, в случае устройства 31.2 - об устройстве 39 для регистрации величины, по меньшей мере, косвенно, характеризующей температуру приводного двигателя, в форме температуры в контуре 5 теплоносителя, а в случае устройства 31.3 o, по меньшей мере, одном устройстве 41 для регистрации величины, по меньшей мере, косвенно, характеризующей состояние движения. Устройство 31.2 выполнено предпочтительно в виде термостата 32, который установлен в охлаждающем контуре, предпочтительно расположен во впуске 33 в охлаждающее устройство 6. В зависимости от действительно полученного числа nmot оборотов приводного двигателя, а также действительного состояния движения и действительно определенной в контуре 5 теплоносителя температуры Т можно сделать заключение об изменении требуемой охлаждающей способности посредством контура 5 теплоносителя, в частности, возможного, получающегося на основе действительных данных, повышения или снижения температуры в контуре 5 теплоносителя. В зависимости от этого, определяемого, т.е. предпочтительно рассчитываемого, изменения температуры ΔТ теплоносителя затем осуществляется управление гидродинамической муфтой 8, в частности, задание для достижения требуемой, подаваемой вентилятором 7 мощности для создания охлаждающей способности в контуре 5 теплоносителя настраиваемой степени FG наполнения путем управления клапанным устройством 24, в частности, его исполнительным устройством 30. Клапанное устройство 24 функционирует в качестве исполнительного устройства 38 для настройки степени FG наполнения в рабочей камере 11. При желательном сохранении температуры приводного двигателя 2 требуется вывести получающиеся из рабочих параметров изменения ΔTKuehlmittel-theoretisch температуры TKuehlmittel в конуре 5 теплоносителя. Из этого установившегося изменения образуется регулирующая величина для управления вентилятором 1, чтобы уровень охлаждения в охлаждающем контуре 5 поддерживать постоянным. Для этого определяют номинальное значение для создания требуемой охлаждающей способности PLuefter вентилятора, которое пропорционально номинальному числу nsoll-Luefter оборотов вентилятора. Для управления температурой TKuehlmittel теплоносителя в контуре теплоносителя управляют числом nLuefter оборотов вентилятора 7. В качестве регулирующей величины для управления числом nLuefter оборотов вентилятора, которое соответствует числу nKupplung оборотов на выходе гидродинамической муфты 8, т.е. у турбинного колеса 10, или находится с ним в функциональной взаимосвязи, предпочтительно прямопропорционально ему, служит степень FG наполнения гидродинамической муфты 8, которая снова настраивается с помощью клапанного устройства 24. Степень FG наполнения описывает передаваемый муфтой 8 момент МKupplung, который задает в зависимости от числа nmot оборотов приводного двигателя 2 передаваемую муфтой 8 мощность Pkupplung. Соответствующая блок-схема представлена на фиг.3b.
Фиг.4, посредством блок-схемы согласно фиг.3b, показывает возможность регулирования температуры Tmot приводного двигателя на постоянную температуру путем регулирования темпреатуры TKuehlmittel в контуре 5 теплоносителя. Температура TKuehlmittel теплоносителя образует величину, по меньшей мере, косвенно, характеризующую температуру Tmot приводного двигателя. Эта температура непрерывно контролируется и при отклонении фактического значения Tmot или TKuehlmittel от номинального значения Tsoll-Mot или Tsoll-Kuehlmittel осуществляется настройка вентилятора 7 в качестве исполнительного устройства регулирования на постоянную температуру двигателя или теплоносителя, в частности, установка требуемого числа nsoll-Luefter оборотов. При этом предпочтительно регулируется число nLuefter оборотов вентилятора, в процессе чего определяется фактическое значение числа nLuefter оборотов вентилятора непрерывно или же через определенные промежутки времени и сравнивается с получающимся из отклонения температуры устанавливаемым номинальным значением числа nsoll-Luefter оборотов вентилятора. В соответствии с отклонением регулируемой величины затем проводится изменение степени FG наполнения гидродинамической муфты 8, пока отклонение не достигнет 0. Настройка степени FG наполнения осуществляется затем путем регулирования клапанного устройства 24, которое задает расход в байпасе 15. Управление, или при рециркуляции регулирование числа оборотов вентилятора 7, является составляющей частью управления и/или регулирования температуры теплоносителя или величины, по меньшей мере, косвенно характеризующей ее. В этом варианте осуществления регулирование числа оборотов вентилятора 7 интегрировано в регулирование на постоянную температуру теплоносителя. Однако возможно также регулирование числа оборотов интегрировать в управление согласно фиг.3b. Далее для регулирования температуры теплоносителя можно также использовать лишь управление числом оборотов вентилятора.
Фиг.5а и 5b в сильно упрощенном, схематичном изображении показывают две другие возможности управления издаваемой вентилятором 7.5 охлаждающей способностью PLuefter путем управления или регулирования числа оборотов вентилятора 7.5, используя для этого гидродинамическую муфту 8.5. При этом, однако, с ней согласована собственная система 34.5 подачи рабочего средства независимо от контура 5.5 теплоносителя. Контур 5.5 теплоносителя приводного двигателя 2 соответствует описанному в связи с фиг.2, но не имеющего байпаса, с расположенной в нем гидродинамической муфтой 8.5. Одинаковые элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями. Система 34.5 подачи рабочего средства гидродинамической муфты 8.5 может быть выполнена по-разному. В представленном случае используется открытый контур 35. Он включает в себя емкость 36 с рабочим средством, которая с помощью соответствующих трубопроводных соединений соединена, по меньшей мере, с одним впуском 21.5 и выпуском 23.5 гидродинамической муфты 8.5. Эта система отличается постоянным выпускным отверстием в гидродинамической муфте. При этом с изменением подаваемого потока жидкости изменяется степень наполнения гидродинамической муфты 8.5. Это изменение устанавливается с помощью охлаждающего насоса 37, который подключен после емкости 36 с рабочим средством в направлении притока к рабочей камере 11 гидродинамической муфты 8. Эта система хотя и отличается конструктивно от показанной на фиг.1, однако с помощью этой системы можно предпринять такие же процессы управления и регулирования. Решающим является, что для управления мощностью вентилятора 7 осуществляется использование гидродинамической муфты с изменяемой степенью наполнения. В противоположность этому вариант осуществления согласно фиг.5b показывает систему 34.5 подачи рабочего средства с замкнутым контуром 42, который герметично подсоединен к емкости 36.5 с рабочим средством. При этом предусмотрены средства 43 для оказания статического давления наложения на зеркало рабочего средства в емкости, которые образуют исполнительное устройство 38 муфты 8.5 для изменения передаточного отношения мощности, в частности, передаваемого момента, в форме средств 44 для изменения степени наполнения.
Фиг.6 показывает в схематичном изображении усовершенствование изобретения согласно фиг.2, в котором в контуре теплоносителя установлен второй, дополнительный, 1 циркуляционный насос 46 для циркуляции теплоносителя, приводимый в действие с помощью выполняемой любым образом с возможностью управления или регулирования муфты 45. Он связан посредством системы 47 преобразования - число оборотов/момент вращения, например, в форме набора 48 цилиндрических зубчатых колес, с приводным двигателем 2. Это решение дает преимущество свободной настройки подаваемого циркуляционным насосом 46 количества независимо от числа оборотов приводного двигателя 2.
Реферат
Изобретение относится к силовой установке с приводным двигателем, с системой охлаждения для охлаждения приводного двигателя, включающей в себя контур теплоносителя, охлаждающее устройство и согласованный с охлаждающим устройством вентилятор; вентилятор находится с приводным двигателем в приводном соединении, отличающейся тем, что между приводным двигателем и вентилятором установлена управляемая или регулируемая муфта; причем муфта образована в виде гидродинамической муфты, включающей в себя первичное колесо и вторичное колесо, которые между собой образуют заполняемую рабочим средством рабочую камеру; причем с муфтой согласована система подачи рабочего средства; при этом предусмотрены средства для оказания влияния на передаточное отношение гидродинамической муфты. Изобретение обеспечивает уменьшение инерционности системы в изменении потребности в охлаждающей способности. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.
