CN101487415A - 内燃发动机的液体冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃发动机的液体冷却系统。一种用于内燃发动机的液体冷却系统，包括冷却剂泵、空气－液体热交换器、及允许冷却剂从冷却剂泵循环到发动机而不通过热交换器的旁路回路。恒温阀安装在恒温器壳体中且包括温度响应主阀元件和旁路流量控制装置，该恒温阀用弹簧负载的阀盘控制冷却剂的流量，该弹簧负载的阀盘具有配置为与阀座线性接触的圆锥形的环状密封表面。通过本发明的液体冷却系统，可在发动机的暖机期间精确控制冷却剂温度和流量。

Description

内燃发动机的液体冷却系统

技术领域

本发明涉及用于往复式内燃发动机的液体冷却系统，具体涉及带恒温阀的内燃发动机液体冷却系统。

背景技术

汽车内燃发动机在多种温度极限内操作。冷却系统的第一任务是保持发动机的操作温度在相对较窄的范围之内。当排气排放控制要求变得严格时，增加了该功能的重要性。

除了控制发动机在暖机之后操作的最终温度之外，冷却系统还期望地提供发动机的快速暖机以便尽可能快地向车辆乘员舱提供热量。为达此目的，冷却剂通过旁路循环，该旁路允许冷却剂移动通过发动机，而不通过一般称为散热器的空气-液体热交换器。一旦发动机达到期望的操作温度时，开始通过散热器的流。

在旁路流动和通过散热器流动之间的切换必须仔细控制以便避免不期望的瞬态流动工况，如阀锤击(valve hammer)，该工况的特征为阀盘的高频落座和升起。这表现为所知的恒温温度控制装置的问题。

期望具有一种带恒温阀的冷却系统，该恒温阀允许在发动机的暖机期间，具体地在从旁路到完全流过散热器的转换期间允许精确控制冷却剂温度和流量。

发明内容

根据本发明的一个方面，内燃发动机的液体冷却系统包括冷却剂泵、空气-液体热交换器、及允许冷却剂从冷却泵循环到发动机而不通过热交换器的旁路回路。恒温器壳体与冷却剂泵以及热交换器和旁路回路操作连接。安装在恒温器壳体中的恒温阀包括用于控制冷却剂泵和热交换器之间的冷却剂流量的温度响应主阀元件和连接到主阀元件用于控制通过旁路的冷却剂的流量的旁路流量控制装置。旁路流量控制装置包括具有配置为与阀座线性接触的圆锥形的环状密封表面的弹性负载阀盘。

根据本发明的另一个方面，阀盘还包括在阀盘上形成的多个持续开启的旁路孔。该阀盘本身安装在从温度响应元件延伸且操作主阀元件的阀杆(stem)上。

根据本发明的另一方面，恒温阀至少具有第一位置和第二位置，在第一位置主阀元件关闭，旁路流量控制装置开启到最大程度，在第二位置主阀元件开启，旁路流量控制装置开启到最小程度。

根据本发明的另一方面，旁路流量控制装置包括具有配置为与结合在恒温器壳体中的阀座线性接触的圆锥形的环状密封表面的阀盘。换句话说，旁路流量控制装置包括具有配置为与恒温器壳体的阀座楔入接触的截头圆锥形的环状密封表面的弹簧负载的阀盘。

根据本发明的液体冷却系统的一个优点是在不包括发动机的散热器的旁路流动和包括散热器的完全流动之间的切换是以避免不期望的温度漂移的方式控制。

根据本发明的液体冷却系统的又一个优点是相比较于现有技术的阀，该恒温阀表现出较高的耐用性。

阅读本说明书，本发明的其他优点以及特征将变得显而易见。

附图说明

图1是具有根据本发明的冷却系统的V型发动机的分解透视图。

图2是根据本发明的一个方面的恒温阀的截面图；相对于流过发动机的散热器图2的阀处于关闭位置，但旁路流量控制装置处于开启位置。

图3是类似于图2的截面图，但示出恒温阀的主阀元件处于开启位置，允许流过发动机的散热器，但旁路流量控制装置处于关闭位置，其中流过旁路的液体仅通过一系列孔流动。

具体实施方式

如图1所示，发动机10具有汽缸体11，在汽缸体11上安装一对汽缸盖12，仅示出汽缸盖12中的一个。发动机10还包括冷却剂泵14、冷却剂跨越管16、空气-液体热交换器(“散热器”)18、及一系列软管。冷却剂基本上从冷却剂泵14循环通过汽缸体11和向上通过汽缸盖12。在移动通过汽缸盖12之后，冷却剂流进恒温器壳体26中，恒温器壳体26如其名称暗示，为恒温阀34，包括旁路阀座72(图2和图3)提供安装位置。如图3所示当恒温阀34处于开启位置时，冷却剂向上流过恒温阀34，然后通过冷却剂出口30和上部散热器软管20，然后进入散热器18。冷却的流体然后移动通过下部散热器软管24且然后通过冷却剂泵14。离开冷却剂泵14，流体通过汽缸体11流回，如上所述。

当发动机10低于期望的操作温度时，恒温响应阀34不允许冷却剂流过散热器软管20和进入到散热器18中。相反，冷却剂流过旁路回路22，旁路回路22如图所述包括进出冷却剂泵14且通过汽缸盖12和汽缸体11的通道，但不包括流过散热器18的通道。该旁路流允许发动机10较快速地暖机。阀34的低温工况如图2所示，其中就到散热器18的流而言阀34关闭。因此，在图2中，主阀元件46通过主弹簧54与阀盒50保持接触。注意图2还示出弹性负载的旁路阀盘58，该旁路阀盘58滑动地安装在阀杆52上，处于完全开启位置。这允许最大流量通过旁路回路22。

主阀38具有形式为蜡丸式(wax pellet)马达42的温度响应马达，该蜡丸式马达具有柱塞44。当发动机较冷时，蜡丸式马达42处于缩回位置，允许主阀元件46关闭流到散热器18的流量。然而，一旦发动机10达到暖机操作温度，从图3可注意到柱塞44从蜡丸式马达42延伸，结果为主阀元件46从阀盒50移开，从而允许流过冷却剂出口30且通过上部散热器软管20到散热器18。在一个实施例中，主阀可以是线性驱动的主提升阀。

现回到图2，可以看出阀盘58的截头圆锥形的环状密封表面64不与阀座72接触，从而允许旁路流量通过旁路回路22，因此使发动机10快速暖机。然而，现再次转到图3，可以看出通过蜡丸式马达42的操作，具体地柱塞44、旁路阀盘58现已弹性压进与阀座72接触，以便弹簧62的力使截头圆锥形密封表面64与阀座72接触。即，阀盘可以是具有配置为与阀座楔入线性接触的截头圆锥形的环状的密封表面的弹性负载阀盘。

当恒温阀元件34在如图3所示的位置时，允许最小的流量通过在旁路阀盘58中形成的旁路孔68。孔68较为重要，因为孔68甚至在恒温阀元件34失灵和不能正确开启时也允许最小流量通过发动机10。孔68还通过防止阀盘58关闭太快有助于提供“软”温度切换策略。此外，截头圆锥形密封表面64通过减弱作用在阀盘58上的压力有助于防止阀盘58以不稳定的方式关闭。进而，这增强了恒温阀元件34的耐用性。

因此可以看出蜡丸式马达42作为使旁路阀盘58紧靠阀座72定位的热响应线性驱动器。如上所述，当恒温阀元件34在如图3所示的位置时，旁路阀盘58通过旁路弹簧62与阀座72保持接触，旁路弹簧62作为弹性元件。

尽管恒温阀元件34如图所示具有第一位置和第二位置，在第一位置中主阀元件46关闭，旁路流量控制阀盘58开启，在第二位置中主阀元件46开启，旁路流量控制阀盘58开启到最小程度，同时紧靠阀座72关闭，其他类型的恒温控制装置可以在多个位置或操作配置中使用本发明的温度响应主阀元件和旁路阀盘。

已根据相关法律规定描述了上述发明，但本说明在本质上为示例性的而不是限制性的。对公开的实施例的变化和修改对本领域技术人员是显而易见的且落在本发明的范围之内。因此本发明提出的法律保护范围仅可通过研究本文权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的液体冷却系统，包括：

冷却剂泵；

空气-液体热交换器；

允许冷却剂从所述冷却剂泵循环到所述发动机而不通过所述热交换器的旁路回路；

与所述冷却剂泵以及所述热交换器和所述旁路回路操作连接的恒温器壳体；及

安装在所述恒温器壳体中的恒温阀，所述恒温阀包括：

用于控制所述冷却剂泵和所述热交换器之间的冷却剂流量的温度响应主阀元件；及

旁路流量控制装置，所述旁路流量控制装置连接到所述主阀元件，用于控制通过所述旁路回路的冷却剂的流量，所述旁路流量控制装置包括具有配置为与阀座线性接触的圆锥形的环状密封表面的弹性负载阀盘。

2.如权利要求1所述的液体冷却系统，其特征在于，所述阀盘还包括在所述阀盘中形成的多个持续开启的旁路孔。

3.如权利要求1所述的液体冷却系统，其特征在于，所述阀盘安装在从温度响应元件延伸且操作所述主阀元件的阀杆上。

4.如权利要求1所述的液体冷却系统，其特征在于，所述阀座结合在所述恒温器壳体中。

5.如权利要求1所述的液体冷却系统，其特征在于，所述恒温阀至少具有第一位置和第二位置，在所述第一位置中所述主阀元件关闭，所述旁路流量控制装置开启到最大程度，在所述第二位置中所述主阀元件开启且所述旁路流量控制装置开启到最小程度。

6.如权利要求1所述的液体冷却系统，其特征在于，所述阀盘为弹簧负载的。

7.一种在液体冷却的内燃发动机的冷却系统中使用的恒温阀，包括：

用于控制冷却剂泵和热交换器之间的冷却剂的流量的温度响应主阀元件；及

旁路流量控制装置，所述旁路流量控制装置连接到所述主阀元件，用于控制通过暖机旁路的冷却剂的流量，所述旁路流量控制装置包括具有配置为与阀座线性接触的圆锥形的环状密封表面的阀盘。

8.如权利要求7所述的恒温阀，其特征在于，所述主阀元件由弹性元件定位关闭和由热响应线性驱动器定位开启。

9.如权利要求7所述的恒温阀，其特征在于，所述阀盘配置为当所述阀盘与阀座接触时允许部分流量通过所述阀盘。

10.一种在液体冷却的内燃发动机的冷却系统中使用的恒温阀，包括：

用于控制冷却剂泵和热交换器之间的冷却剂的流量的温度响应线性驱动的主提升阀；及

旁路流量控制装置，所述旁路流量控制装置弹性连接到所述主提升阀，用于控制通过暖机旁路的冷却剂的流量，所述旁路流量控制装置包括弹性负载阀盘，所述弹性负载阀盘具有配置为与阀座楔入线性接触的截头圆锥形的环状的密封表面。

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