CN101331300B - 排泄阀 - Google Patents

Abstract

一种增压空气冷却器(100)，包括用于从增压空气冷却器(100)的内部空间排泄凝结物的排泄装置。该排泄装置包括在增压空气冷却器(100)的底部部分内的开口(110)。至少一个构件(120，180)设置为打开和关闭所述的开口(110)。该至少一个构件(120，180)被控制为响应于温度改变而打开和关闭所述的开口(110)。

Description

排泄阀

技术领域

本发明涉及增压空气冷却器，该冷却器包括用于从其内部空间排泄凝结物的排泄装置。该排泄装置包括在增压空气冷却器的底部部分内的开口，其中至少一个构件设置为打开和关闭所述的开口。

背景技术

对于涡轮增压活塞发动机，在涡轮增压器和发动机进气口之间的增压空气冷却器或多或少地变成了工业标准。增压空气冷却器在来自涡轮增压器的加压的热空气进入到发动机进气入口之前将其冷却。通过此冷却实现了一些重要的优点，它们在本质上是本领域一般技术人员已知的。例如，发动机将获得更高的动力，降低的燃油消耗和降低的排放。

然而，存在与使用增压空气冷却器相关的一些问题，可能最严重的问题是压缩空气内的水蒸汽可能凝结在增压空气冷却器内。凝结的水将下降到增压空气冷却器的底部部分，在此处它可能阻塞流过增压空气冷却器的空气的路径。

与凝结的水相关的问题在冬季期间在其处出现冻结温度的地区更严重。在冻结温度下，在增压空气冷却器内的凝结的水可能冻结为冰。如已熟知的，与水相比，冰趋向于膨胀；此膨胀可能毁坏其处发生冻结的受限空间，例如增压空气冷却器。此外，冰可能阻塞从涡轮增压器引向发动机的路径。如可理解的，如果将进入发动机的空气流被干扰，则发动机运行条件将严重地被干扰。

为避免凝结的水聚集在增压空气冷却器内，通常在增压空气冷却器的底部上钻一个小孔(直径1至10mm)。此孔将允许水从增压空气冷却器排泄，因此避免了所述的水的聚集的问题。然而，从若干方面来考虑，设置孔是不利的。首先，孔将不仅使水还使压缩空气从增压空气冷却器溢出。如可以理解的，允许压缩空气溢出增压空气冷却器与增压空气冷却器的基本构思(即，将较大的空气量通过发动机进气而引入)抵触。其次，存在小孔被堵塞的较大风险，当然这回到第一点，即与凝结的水或冰阻塞或毁坏增压空气冷却器相关的问题。第三，存在增压空气冷却器内的压力低于环境压力的发动机运行情况。在这样的情况下，空气将通过小孔被抽吸到增压空气冷却器内。通过小孔进入到增压空气冷却器的空气未被过滤，这是对于其他进气的情况，这增加了使污染性或磨蚀性物质进入发动机的敏感的燃烧区的风险。

已知技术的第四个问题是在其处不存在冻结温度的市场中，具有小孔不是很重要或甚至是不需要的。在这样的市场上，小的排泄孔可以被省略，如果二手发动机被销售到处于更冷的气候中的客户那里，则这可能导致随后的问题。

在一个已知的设计中，浮动阀设置为当在增压空气冷却器内存在水时打开排泄孔。当水被排泄时，浮动阀将关闭孔且停止进一步的排泄和空气泄漏。然而，使用浮动阀具有一个严重的缺点，即它们在所有的水排泄掉之前关闭或开始关闭。因此，存在并非所有的水从增压空气冷却器排泄的风险，这通过水的冻结而增加了破坏的风险。同时也存在这样的阀卡在打开位置或关闭位置的风险。

因此，本发明的目的是给出排泄解决方法，该解决方法可以对于所有的市场使用，该解决方法提供了充分的排泻，降低了阻塞的风险，使卡在打开位置或关闭位置的风险很小，排放了所有存在的水，且不造成压缩空气的泄漏。

发明内容

以上问题通过被控制为响应于温度改变而打开和关闭所述开口的至少一个构件来解决。

在优选的实施例中，构件是设置为在某温度以上覆盖开口且在所述的温度以下打开开口的双金属舌。此实施例是对于问题的简单和成本高效的解决方法。在一些实施例中，双金属舌放置在增压空气冷却器的外表面上。

双金属舌可以由镍和钢的片材金属制成。此金属混合物是已熟知的混合物，以获得可行的双金属特性。

在另一个实施例中，温控器装置连接到阀板，响应于温度改变而打开和关闭所述的开口。此实施例略微更复杂，但对于实际的空气温度敏感而非对于增压空气冷却器温度敏感。此实施例可以进一步扩展为可将第二阀板设置在增压空气冷却器的外侧上，且连接为使得第二阀板在温控器装置的温度低于预先确定的温度下时关闭开口。此实施例是有益的，因为开口将在较大温度范围期间被覆盖，因此避免了污染性或磨蚀性物质被吸入到增压空气冷却器内。

此效果也可以通过第二双金属舌获得，第二双金属舌设置为在第二温度以上打开开口且在所述第二温度以下覆盖开口，其中第二温度低于上述的某温度。

附图说明

在后文中，本发明将通过优选实施例的例子参考附图解释，各图为：

图1是本发明的第一实施例的示意图，其中双金属舌用于打开和关闭增压空气冷却器内的开口，

图2是本发明的第二实施例的示意图，其中双金属舌位于增压空气冷却器的外侧上，

图3是本发明的第三实施例的示意图，其中两个双金属舌用于获得其中开口被打开的有限的温度范围，

图4是本发明的第四实施例的示意图，其中温控器用于打开和关闭增压空气冷却器内的开口，和

图5是本发明的第五实施例的示意图，其中温控器装置用于获得有限的温度打开范围。

在所有的附图中，增压空气冷却器的部分被放大以示出排泄的细节。

具体实施方式

在此描述中，类似的参考数字将用于实施例的类似的部件。

所有图示出了用于活塞式发动机的增压空气冷却器100。增压空气冷却器是标准类型的增压空气冷却器，且包括用于来自涡轮增压器的热的压缩空气的入口I和用于输送到发动机进气的冷的压缩空气的出口O。参考图1至图3，增压空气冷却器100的底部部分具有开口110，开口110在某些情况下被双金属舌120覆盖。在一些情况中，有利的是开口110连接到短管130，短管130例如用于连接到软管(未示出)以用于引导凝结物到凝结物可被排放的点。在图1中示出的实施例中，双金属舌位于增压空气冷却器的底部部分100内。

在图2中示出了与图1类似的实施例，但双金属舌120′位于底部部分的外侧上。

在图3中，两个双金属舌120、120′设置为覆盖了开口110，其中双金属舌120位于增压空气冷却器100内侧，且双金属舌120′位于增压空气冷却器外侧。该布置的功能将在后文中描述。

略微不同的实施例在图4中示出。在此实施例中，温控器壳体150位于增压空气冷却器100的底部部分内。活塞杆160将温控器壳体150和阀板180连接。在活塞杆的端部上具有止动件170。活塞杆160和阀板180以滑动关系连接，这意味着阀板可以在活塞杆上“向上”滑动，即从止动件170滑动开。此外，弹簧200位于温控器壳体150和阀板180之间。弹簧200将阀板偏压为抵靠开口110或止动件170，且保证当活塞杆处于延伸位置中时阀板压向开口110。弹簧200也保证阀板跟随止动件170。

在图5中示出的第五实施例类似于图4中示出的第四实施例，但根据第五实施例，另一个阀板180′位于增压空气冷却器100的外侧上。止动件170设置在阀板180和180′之间。

在后文中将参考以上的部件描述本发明的功能。

根据本发明的第一实施例和第二实施例的双金属舌120、120′是常规的双金属舌，它们设计为在高温情况下是直的且在低温情况下是弯曲的。如从图1和图2中可见，直的双金属舌将关闭开口110，且弯曲的双金属舌将打开开口110。因此获得了非常有益的效果，即在发动机运行期间(当进入增压空气冷却器的空气温度高于使得双金属舌是直的而足以关闭孔110的温度时)开口110将关闭。当发动机关闭且环境温度足够低时，双金属舌将弯曲，因此留下了开口110且允许凝结物溢出增压空气冷却器的底部部分100。

双金属舌对于本领域一般技术人员是熟知的，但将简要地解释这样的舌的功能。基本上，双金属舌包括熔合在一起的两片金属，例如通过焊接、铜焊、粘合、锡焊、爆炸焊接或在金属结合领域中的任何其他方式而熔合。所使用的金属应具有不同的热膨胀特性。这样的金属的一个通常的例子是镍-钢。通过使两个带有不同的热膨胀的金属熔合，可以获得具有希望特性的金属件，即在温度不同时弯曲不同的特性。

在第一实施例和第二实施例中，开口110将在低于某阈值温度的所有温度下打开，所述的阈值温度例如为20℃。然而，不希望使开口110在非常低的温度下打开，例如低于冻结温度一定度数的温度，因为这增加了吸入污染物和杂质到发动机引入系统内的风险。因为最通常的凝结物将是水且水在这样的低温下转化为冰，所以打开的孔无论如何都将不排泄水。具有打开的开口110增加了吸入污染物和杂质到发动机引入系统内的风险。根据第三实施例，其中开口110打开的温度范围通过提供两个覆盖了开口110的双金属舌120、120′来最小化，其中舌120位于增压空气冷却器和开口的内侧，且在高于高阈值温度(例如20℃)的温度下打开开口，且另一个双金属舌120′位于增压空气冷却器的外侧上，且在低于低阈值温度(例如-5℃)的温度下关闭开口。通过第三实施例，可以避免具有其中开口110打开的不必要的大温度范围的排泄系统。

在图4和图5中示出的实施例以略微不同的方式工作。温控器壳体150填充以流体(例如，蜡)，该流体在加热时膨胀。流体的膨胀促使活塞杆160向下移动，即远离温控器壳体150。因为弹簧200将阀板180向下偏置，所以阀板180将置于止动件170上直至止阀板180达到开口110。当阀板已到达开口110时，它将关闭开口。在阀板和活塞杆之间的滑动布置使得即使在阀板180已关闭了开口110后也可以使活塞杆继续其向下的运动。其中在图4的放大部分A中示出的位置中，示出了阀板180已到达开口110且止动件已移动到经过开口100的位置。放大部分B示出了打开位置，即其中阀板180置于开口110正上方的止动件170上方，因此使得开口处于打开位置，从而允许凝结物溢出增压空气冷却器100。

在图5中示出的第五实施例中，开口110将在窄的温度范围内打开，例如从0℃到20℃。打开位置在图5的放大部分A内示出。如果温度达到高于以上的温度范围的值，则在温控器壳体150内的液体将膨胀且促使活塞杆160向下。向下运动将使得位于增压空气冷却器的内侧上的阀板180与开口接合且关闭开口，如在图5中的放大部分B中示出。在低于窄的温度范围的温度下，温控器壳体内的液体将收缩，从而促使活塞杆向上，这将使得位于增压空气冷却器的外侧上的阀板180与开口110接触，因此在较低的温度下关闭开口110(图5的放大部分C)。

图4和图5的实施例的一个特征是温控器壳体150主要对于空气温度起反应，这是因为温控器外壳位于内部空气流中。因此，开口110的打开和关闭将取决于空气温度而非增压空气冷却器封闭件的温度，后者主要是对于如在图1、图2和图3中示出的双金属舌实施例的情况。

另一个实施例将以上所述的实施例的任一个与单向阀组合，单向阀例如是连接到开口110的簧片阀(未示出)，且单向阀布置为允许液体和空气从增压空气冷却器流出且阻止空气向增压空气冷却器流入。这样的布置有效地阻止了未过滤的空气进入增压空气冷却器，且只要双金属舌或温控器装置如上所述地不关闭开口110时，则允许水和空气同时离开增压空气冷却器。如可理解的，包括簧片阀的实施例对于第一、第二和第四实施例是最有价值的，在这些实施例中开口在低温中打开。

已经示出且描述了用于增压空气冷却器的排泄阀的数个不同的实施例。然而，应注意到不排除使用本发明的原理的其他实施例，即对于增压空气冷却器的温度改变敏感的系统。本发明的范围在附带的权利要求中限定。

Claims (8)

1.一种增压空气冷却器(100)，包括用于从增压空气冷却器(100)的内部空间排泄凝结物的排泄装置，所述的排泄装置包括在增压空气冷却器(100)的底部部分内的开口(110)，其中至少一个构件(120，180)设置为打开和关闭所述的开口(110)，其特征在于，所述至少一个构件(120，180)被控制为响应于温度改变而打开和关闭所述的开口(110)。

2.根据权利要求1所述的增压空气冷却器(100)，其中构件(120，180)是设置为在某温度以上覆盖开口(110)且在所述温度以下打开开口的双金属舌(120)。

3.根据权利要求2所述的增压空气冷却器(100)，其中双金属舌(120)位于增压空气冷却器(100)的外表面上。

4.根据权利要求2或3所述的增压空气冷却器(100)，其中双金属舌(120)由镍和钢的片材金属制成。

5.根据权利要求1所述的增压空气冷却器(100)，其中温控器装置(150、160、170、200)连接到阀板(180)，响应于温度改变而打开和关闭所述的开口(110)。

6.根据权利要求5所述的增压空气冷却器(100)，进一步包括第二阀板(180′)，所述的第二阀板(180′)位于增压空气冷却器(100)的外侧上，且连接为使得当温控器装置的温度在预先确定的温度以下时，所述第二阀板(180′)关闭开口(110)。

7.根据权利要求2所述的增压空气冷却器(100)，进一步包括第二双金属舌(120′)，所述的第二双金属舌(120′)设置为在第二温度以上时打开开口且在所述的第二温度以下时覆盖开口，其中第二温度低于所述某温度。

8.根据权利要求1-3和5-7中的任何一项所述的增压空气冷却器(100)，其中单向阀连接到开口(110)且适合于仅允许从增压空气冷却器(100)的流出。

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