При запуске двигателя и начале движения требуется быстрый прогрев двигателя и трансмиссии. Особенно задача актуальна при эксплуатации автомобиля в холодное время. Под прогревом следует понимать достижение охлаждающей жидкостью и маслами рабочей температуры, при которой наблюдаются минимальные потери на трение.
Современная система охлаждения обеспечивает эффективное охлаждение различных устройств автомобиля, но в прогреве двигателя и трансмиссии она не помощник. Для разрешения указанного противоречия компания Volkswagen разработала инновационную систему терморегулирования (Innovative Thermal Management, ITM), которая осуществляет при запуске быстрый прогрев двигателя, автоматической коробки передач, салона автомобиля и позволяет добиться определенной экономии топлива.
Система ITM используется в ряде бензиновых (TSI, FSI) и дизельных (TDI) двигателей концерна Volkswagen. Номенклатура таких двигателей постоянно расширяется.
Устройство системы
Инновационная система терморегулирования представляет собой электронную систему управления, интегрированную в действующую систему охлаждения. Как всякая электронная система управления система ITM включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.
Входные датчики оценивают температурный режим двигателя, а также режимы его работы. К ним относятся датчики температуры охлаждающей жидкости, температуры охлаждающей жидкости на входе головки блока цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, расходомер воздуха. В работе системы также используется датчик температуры масла автоматической коробки передач, включенный в цепь управления АКПП.
Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, в качестве которого используется блок управления двигателем. Установленное в блоке специальное программное обеспечение обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. В работе блок управления двигателем взаимодействует с блоком управления автоматической коробки передач и блоком управления системы климат-контроля. При этом каждый из блоков воздействует на свои исполнительные устройства.
К исполнительным устройствам инновационной системы терморегулирования относятся:
- электромагнитный клапан отключения насоса охлаждающей жидкости;
- дополнительный насос охлаждающей жидкости;
- электромагнитный клапан отключения циркуляции охлаждающей жидкости в блоке цилиндров;
- электромагнитный клапан отключения теплообменника масла АКПП;
- запорный клапан теплообменника отопителя.
В инновационной системе терморегулирования используется отключаемый насос охлаждающей жидкости. При прогреве двигателя насос отключается кольцевой заслонкой, которая надвигается на крыльчатку насоса. Заслонка имеет вакуумный привод, которым управляет соответствующий электромагнитный клапан. В исходное положение кольцевая заслонка возвращается под действием пружины.
Дополнительный насос охлаждающей жидкости обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в т.н. контуре головки блока цилиндров. Конструктивно он объединяет центробежный насос и электродвигатель, который включается по сигналу блока управления двигателем.
Для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости в контуре головки блока цилиндров перекрывается доступ жидкости в блок цилиндров. Эту функцию выполняет отключающий клапан блока цилиндров. Клапан имеет вакуумный привод, управление которым производит соответствующий электромагнитный клапан. При подаче напряжения на электромагнитный клапан, вакуумный канал открывается, вакуум подается к отключающему клапану, тот, в свою очередь, перекрывает магистраль охлаждающей жидкости к блоку цилиндров.
Аналогичный отключающий клапан включен в магистраль теплообменника масла АКПП. Клапан имеет вакуумный исполнительный привод, управление которым производится соответствующим электромагнитным клапаном.
Охлаждающую жидкость, проходящую через теплообменник отопителя, при необходимости перекрывается запорным клапаном. Клапан имеет электромеханический привод, включающий электродвигатель и червячный редуктор.
Работа инновационной системы терморегулирования
Работу инновационной системы терморегулирования можно разделить на ряд независимых функций:
- прекращение циркуляции охлаждающей жидкости;
- нагрев масла автоматической коробки передач;
- отопление салона при запуске двигателя;
- отключение теплообменника отопителя салона.
В зависимости от версии системы ITM перечень функций может отличаться.
При запуске двигателя циркуляция охлаждающей жидкости не производится, основной насос охлаждающей жидкости отключен, доступ жидкости в блок цилиндров перекрыт отключающим клапаном. Отсутствие циркуляции охлаждающей жидкости обеспечивает быстрый прогрев двигателя.
По запросу водителя производится отопление салона автомобиля, для чего включается дополнительный насос охлаждающей жидкости, открывается запорный клапан теплообменника отопителя, охлаждающая жидкость начинает циркуляцию через головку блока цилиндров.
При достижении температуры охлаждающей жидкости 75°С включается основной насос охлаждающей жидкости, температура в головке блока цилиндров и блоке цилиндров постепенно выравниваются. Дополнительный насос продолжает работать и помогает циркуляции охлаждающей жидкости.
Параллельно через теплообменник происходит нагрев масла АКПП. При достижении рабочей температуры масла отключающий клапан теплообменника АКПП закрывается и нагрев масла прекращается.
При достижении температуры 87°С открывается отключающий клапан, что соответствует полному прогреву двигателя. С дальнейшим ростом температуры срабатывает термостат, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор.