CN102877926A - 一种汽车发动机调温器及其调温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种成本低、易生产、能精确控制的汽车发动机调温器及其调温方法。本发明的汽车发动机调温器包括壳体，所述壳体的底部设有进水口，关键在于所述壳体的一端设有辅助出水口，与辅助出水口相对的另一端设置有可在壳体内活动的活塞阀，所述壳体的顶部沿活塞阀运动方向依次设置有小循环出水口和大循环出水口；所述活塞阀的阀体上设有轴向的通孔；所述活塞阀与设置于壳体端部的驱动结构相连。本发明的汽车发动机调温器结构简单，功能多，其部件都可以通过普通的机械加工方法来完成，加工技术要求及费用都较低，调温过程利用电机实现，能保证精密控制。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，特别涉及到一种汽车发动机调温器及其调温方法。
背景技术
现在汽车发动机上常用的调温器是一种石蜡结构的调温器，这种调温器根据石蜡熔化膨胀的特性进行工作的。当发动机水温低时，调温器的主阀门关闭，副阀门打开，发动机冷却水走小循环，不进行冷却。当发动机水温升高后，石蜡在调温器感温体内熔化膨胀，在其膨胀的过程推动其内的推杆移动，在推杆移动的同时带动调温器主阀门打开，副阀门关闭，发动机冷却水走大循环，对发动机进行冷却，从而使发动机温度降低。此种石蜡调温器的工作完全靠发动机的水温控制，不能根据发动机实际的工况来调节调温器阀门的开度，不能实现精确控制发动机的水温，不利于发动机油耗及排放的降低。并且这个石蜡调温器生产制造过程复杂，要求生产制造精度高，生产成本高。
随着排放法规越来越严格的要求，另一种电子调温器开始应用于新一代的汽车发动机上。这种电子调温器可以根据发动机的水温及实际工况进行工作，这种调温器虽然解决了普通石蜡调温器的一些缺点，但是其结构还是在普通石蜡调温器的基础上，在调温器的感温体内增加了一个电加热元件来实现的。所以这种电子调温器还是根据石蜡熔化膨胀的特性来打开调温器的阀门，还是很难实现对调温器阀门开度的精确控制。并且在调温器感温体内的电加热元件与石蜡间的密封要求较高，对密封相关件的材质及技术有较高的要求，开发费用及成本都较高。
还有一种带碟形阀的调温器，这种调温器用两个圆形阀片代替了普通石蜡调温器的大小循环阀片，通过步进电机驱动轴带动两圆形阀片的旋转来实现类似普通石蜡调温器的大小循环阀门的开启和关闭。这种调温器虽然脱离了石蜡结构的调温器，实现了电机驱动，但是其大小循环关闭时的密封是完全靠阀片的外径进行的，而此阀片的厚度有限，其密封效果较差，会造成大小循环关闭时发动机防冻液过多的泄漏，不利于实现精确水温的控制。这种调温器在工作中其阀片会受到防冻液水流的冲击，特别是在阀片处于非完全关闭状态时，在水泵大流量的冲击下，阀片前后的压力相差会很大，此时就必须要求步进电机要有很大的自锁能力或输出很大的反向扭矩来防止阀片被冲开，而步进电机的自锁能力和输出的扭矩是有限的，特别是在车载电源能量有限的情况下，要保证步进电机有很大的自锁能力和输出扭矩是很难实现的。而用户在车辆的实际使用中，工况又是不断变化的，要想达到精确控制水温，其阀片的开启状态也是需要不断变化的，而阀片的每次开启和关闭都需要克服水流的冲击，其可靠性就不容易保证，如果为了实现阀片的精确打开，电机就必须输出较大的旋转力才能克服来自防冻液的冲击力，就必须把电机设计大些，这不利于成本的降低，且布置上不利于实现紧凑和轻量化。另，为实现汽车油耗的降低，特别是在低温时，发动机只有快速热机才能实现油耗的降低，这样就必须要求调温器小循环阀片把小循环通道完全打开的同时，大循环阀片能把大循环通道完全关闭，不能有防冻液泄漏，为实现这种要求，两阀片在驱动轴上安装生产时就必须保证有很高的相互垂直度，这不利于批量生产的实现，且生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提出一种成本低、易生产、能精确控制的汽车发动机调温器及其调温方法。
本发明的汽车发动机调温器包括壳体，所述壳体的底部设有进水口，关键在于所述壳体的一端设有辅助出水口，与辅助出水口相对的另一端设置有可在壳体内活动的活塞阀，所述壳体的顶部沿活塞阀运动方向依次设置有小循环出水口和大循环出水口；所述活塞阀的阀体上设有轴向的通孔；所述活塞阀与设置于壳体端部的驱动结构相连。
上述的汽车发动机调温器的调温方法如下：根据发动机水温情况和发动机工作情况，利用电机来驱动活塞阀，使活塞阀在汽车发动机调温器的壳体内移动，并在打开小循环出水口的同时关闭大循环出水口，或者在打开大循环出水口的同时关闭小循环出水口，或者同时打开部分小循环出水口和大循环出水口。在上述过程中，辅助出水口一直保持与进水口连通的状态，因此可以保证其他需要连续供水部件的供水。
具体来说，所述电机根据水温传感器和发动机控制单元的信号来控制电机轴的转动方向，从而控制活塞阀的移动方向。
具体来说，所述驱动机构为电机，所述电机的电机轴设有螺纹，所述活塞阀的阀体设有与电机轴配合的螺孔。通过电机轴的转动，即可驱动活塞阀在壳体内移动，改变电机轴的转动方向，即可改变活塞阀的移动方向。而且，活塞阀运动的驱动力是通过电机上螺纹驱动轴的旋转扭矩产生的轴向推力实现的，而很小的旋转扭矩就能产生很大的轴向推力，所以对电机的要求不高，有利于设计的紧凑和轻量化。
进一步地，所述电机通过螺栓与壳体连接，所述电机与壳体之间设有密封圈，分体化的设计有助于降低成本，便于维护。
进一步地，所述壳体上设有水温传感器，以方便获知发动机水温。
进一步地，所述活塞阀为圆柱形，不仅方便加工和装配，而且小循环出水口和大循环出水口关闭时的密封是靠圆柱外表面来保证的，密封比较可靠，能很大程度的减少泄漏。
本发明的汽车发动机调温器结构简单，功能多，其部件都可以通过普通的机械加工方法来完成，加工技术要求及费用都较低，调温过程利用电机实现，能保证精密控制。
附图说明
图1是本发明的汽车发动机调温器的结构示意图。
图2～4是本发明的汽车发动机调温器的调温过程示意图（箭头为冷却液流动方向）。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的汽车发动机调温器包括壳体1，壳体1的底部设有进水口2，壳体1的一端设有辅助出水口3，与辅助出水口3相对的另一端设置有可在壳体内活动的圆柱形活塞阀4，壳体1的顶部沿活塞阀4运动方向依次设置有小循环出水口5和大循环出水口6；活塞阀4的阀体上设有轴向的通孔7；活塞阀4与设置于壳体1端部的电机8，电机8的电机轴9设有螺纹，活塞阀4的阀体设有与电机轴9配合的螺孔；电机8通过螺栓与壳体1连接，电机8与壳体1之间设有密封圈10。壳体1上设有水温传感器11。
上述的汽车发动机调温器制作过程如下：把带有水温传感器11调温器壳体1加工出圆柱中心孔，孔径与活塞阀4的外径相等；再把辅助出水口3、小循环出水口5和大循环出水口6加工好，并保证与圆柱中心也相通，然后装上各连接水管；将加工好的活塞阀4装到电机8的电机轴9上，最后把活塞阀4放入调温器壳体的圆柱中心孔内，用螺栓把电机8和调温器壳体1固定在一起，并用密封圈10做好密封。将装配好的调温器及电机总成安装到发动机相应的出水口处，使来自发动机的防冻液从调温器的进水口2进入调温器，然后根据需要从辅助出水口3、小循环出水口5和大循环出水口6流出。调温器装配好后把电机8与发动机控制单元及电源连接好。水温传感器11可以与发动机控制单元连接或者直接通过一个辅助的控制电路与电机8相连。
上述的汽车发动机调温器的调温方法如下：根据发动机水温情况和发动机工作情况，利用电机8来驱动活塞阀4，使活塞阀4在汽车发动机调温器的壳体1内移动，并在打开小循环出水口5的同时关闭大循环出水口6，或者在打开大循环出水口6的同时关闭小循环出水口5，或者同时打开部分小循环出水口5和大循环出水口6。在上述过程中，辅助出水口3一直保持与进水口2连通的状态，因此可以保证其他需要连续供水部件的供水。
具体来说，电机8根据水温传感器11和发动机控制单元的信号来控制电机轴9的转动方向，从而控制活塞阀4的移动方向。
下面为具体调温实例：
当发动机水温较低或者需要发动机有较高的水温时，需要把大循环完全关闭，即不需要发动机防冻液进入大循环而散热。发动机控制单元给电机8输入相应的电信号，使电机轴9转动，带动活塞阀4向大循环出水口6方向做直线移动，直到把大循环出水口6完全关闭（如图2所示）。
当发动机水温较高或者需要发动机有较低的水温时，需要把小循环完全关闭，把大循环完全打开，使发动机防冻液进入大循环而散热时。发动机控制单元给电机8输入相应的电信号，使电机轴9转动，带动活塞阀4向小循环出水口5方向做直线移动，直到把小循环出水口5完全关闭，同时将循环出水口6完全打开（如图3所示）。
当发动机水温稍高或者需要发动机有中等高的水温时。发动机控制单元给电机8输入相应的电信号，使电机轴9转动，将活塞阀4移动至合适的位置，同时打开部分小循环出水口5和大循环出水口6，来保证发动机所需要的温度（如图4所示）。
总之，此调温器可以通过精确调节活塞阀4在调温器壳体中的不同位置，来实现对发动机大、小循环冷却水流量的精确控制，从而实现对发动机冷却水温的精确控制。
Claims (7)
1.一种汽车发动机调温器，包括壳体，所述壳体的底部设有进水口，其特征在于所述壳体的一端设有辅助出水口，与辅助出水口相对的另一端设置有可在壳体内活动的活塞阀，所述壳体的顶部沿活塞阀运动方向依次设置有小循环出水口和大循环出水口；所述活塞阀的阀体上设有轴向的通孔；所述活塞阀与设置于壳体端部的驱动结构相连。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机调温器，其特征在于所述驱动机构为电机，所述电机的电机轴设有螺纹，所述活塞阀的阀体设有与电机轴配合的螺孔。
3.根据权利要求2所述的汽车发动机调温器，其特征在于所述电机通过螺栓与壳体连接，所述电机与壳体之间设有密封圈。
4.根据权利要求1或2或3所述的汽车发动机调温器，其特征在于所述壳体上设有水温传感器。
5.根据权利要求4所述的汽车发动机调温器，其特征在于所述活塞阀为圆柱形。
6.根据权利要求1所述的汽车发动机调温器的调温方法，其特征在于根据发动机水温情况和发动机工作情况，利用电机来驱动活塞阀，使活塞阀在汽车发动机调温器的壳体内移动，并在打开小循环出水口的同时关闭大循环出水口，或者在打开大循环出水口的同时关闭小循环出水口，或者同时打开部分小循环出水口和大循环出水口。
7.根据权利要求6所述的汽车发动机调温器的调温方法，其特征在于所述电机根据水温传感器和发动机控制单元的信号来控制电机轴的转动方向，从而控制活塞阀的移动方向。
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