CN102954228A

CN102954228A - 温度调节阀组件

Info

Publication number: CN102954228A
Application number: CN2012103032166A
Authority: CN
Inventors: L.伯吉亚; C.佩泽拉
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: GB2493993A; GB201115035D0; CN102954228B; US9359933B2; US20130048741A1

Abstract

公开了温度控制阀组件的实施例，用于设置有散热器的内燃机的冷却系统。蜡元件布置在位于阀组件的阀体内的腔室中，且该腔室包括在其远端机械地连接至主阀板的活塞。设置有辅助阀板，以打开或闭合冷却流体从散热器至其中布置由蜡元件的腔室的直接路径。

Description

温度调节阀组件

技术领域

本发明涉及一种适于在设置有散热器的内燃机（ICE）中的冷却系统中使用的温度调节阀组件。

背景技术

已知内燃机的燃烧和污染物排放在冷的环境中变得更糟。由于长的时间，为了降低热车时间，ICE的冷却系统装备有温度调节阀，以将散热器排除在外，从而发动机直到存储在其中的水达到诸如约90°C的目标温度时才被冷却。

在汽车领域中一般使用的已知的温度调节阀的功能核心是温度调节膨胀元件，诸如经由活塞连接至主阀板且被弹簧缩短的蜡元件。蜡元件必须一直被来自发动机的温水湿润。在目标温度附近时，蜡将其状态从固态变动至液态，并同时扩展其体积，推动活塞并打开阀。弹簧保持阀闭合，直至达到目标温度。为了改进阀的表现，已知使用电加热器直接作用在蜡上。

在温度调节装置的第一开口处，存储在散热器中的水比在发动机中循环的水要冷得多（高达Δt>110℃）。因此，当来自散热器的冷水遇见蜡元件时，温度调节装置开始非常迅速地关闭。由于来自发动机的热水造成的温度的连续增加使得温度调节装置产生新的开口，从而冷水开始再次流入发动机。温度调节装置的该不稳定的表现造成了温度的不稳定，直至达到了热力学稳态。

本发明的实施例的目标是提供一种温度调节阀组件，其允许当温度调节阀组件开始打开时降低或甚至阻止内燃机的冷却系统中的冷却流体的温度不稳定。

本发明的实施例的另一目标是提供一种温度调节阀组件，其允许自动控制内燃机的冷却系统中的冷却流体的压力和温度的突然变化。

这些目标由具有本发明主要方面中所述的特征的内燃机的冷却系统的温度调节阀组件实现。温度调节阀组件的其他特殊的方面在本发明其它方面中设定。

发明内容

根据本发明的实施例，温度调节阀组件包括：

-阀体，具有来自散热器的入口、来自发动机的入口和至发动机的出口；

-主阀板，打开以及闭合来自散热器的冷却流体的路径；

-蜡元件（wax element），布置在和入口以及出口成流体连通的阀体的腔室中，蜡元件具有在其远端处机械地连接至主阀板的活塞；

-主弹簧，保持主阀板闭合，直至达到来自发动机的冷却流体的目标温度，

其中设置有辅助阀板，以打开或闭合冷却流体从散热器至其中布置有蜡元件的腔室的直接路径。

这允许改善温度调节表现，因为在主阀板的第一开口处，来自散热器的冷水被阻止直接和蜡元件接触。

预混通道优势地设置在位于来自发动机的入口和来自散热器的入口之间的阀体内。以这样的方式，来自散热器的冷水可在和蜡元件接触之前和来自发动机的温水混合，因此避免造成蜡的热膨胀/收缩的冷却流体的温度的突变。

辅助阀板以轴向滑动状态安装在蜡元件的活塞上；在活塞上设置有钩，以在活塞的预设行程之后移动辅助阀板。当来自发动机的温的冷却流体加热蜡元件时，主阀板开始打开，且少量来自散热器的冷的冷却流体流过预混通道。随着散热器中的冷却流体的温度开始增加，活塞上的钩邻接辅助阀板，以将同一阀板移动至打开状态，以允许更高流速的冷却流体流动穿过温度控制阀组件，且继而和蜡元件直接接触，以冷却发动机。

根据本发明的实施例，主阀板包括至少两个部分，该两个部分可相对于彼此轴向移动，以当散热器中的压力超过预设值时部分地打开来自散热器的冷却流体的路径。这允许在受限的空间中在同一温度控制组件中提供内建安全阀。

辅助弹簧安装在位于辅助阀板和主阀板的至少两个部分中的一个之间的蜡元件的活塞上。该辅助弹簧具有双重功能，即，当主阀板已经打开、但在钩到达辅助阀板之前将辅助阀板保持在闭合位置中，以及对抗作用在主阀板的可移动部分上的冷却流体的压力。

此处公开的温度控制阀组件的实施例可设置有直接作用在蜡元件上的电加热器，以具有控制温度控制阀组件的恰当操作的又一装置。

附图说明

本发明的实施例的其他优点和特征将在下文中参照附图、仅作为非限制性示例的描述中更加明显，其中：

图1-3是用于示出内燃机的冷却系统的简化示意图；

图4是处在完全闭合状态中的温度控制阀组件的实施例的示意性截面图；

图5是处在部分打开状态中的图4中的温度控制阀组件的示意性截面图；

图6是处在完全打开状态中的图4中的温度控制阀组件的示意性截面图；

图7是处在闭合状态的图4中的温度控制阀组件的示意性界面图，但其中压力安全阀处在打开状态中。

附图标记

10 散热器

20 温度控制阀组件

21 阀体

22 来自散热器的入口

24 来自发动机的入口

25 腔室

26 至发动机的出口

27 预混通道

28 泵

31 第一温度传感器

38 第二温度传感器

40 主阀板

41 主阀板的第一部分

42 主阀板的第二部分

44 蜡元件

45 活塞

46 主弹簧

47 电加热器

49 辅助弹簧

50 辅助阀板

52 钩

具体实施方式

图3示出了内燃机110及其冷却系统的简化示意图，该冷却系统包括散热器10、温度控制阀组件20和用于循环冷却流体的泵30。第一温度传感器布置在散热器10的出口处，以检测“冷”的冷却流体的温度，且第二温度传感器38布置在发动机110的出口处，以检测“温”的冷却流体的温度。

温度控制阀组件20包括阀体21，其中设置有来自散热器10的入口22、来自发动机110的入口24和至发动机的出口26。参照图4，温度控制阀组件20具有主阀板40，以打开或闭合通过来自散热器10的入口22接收的冷却流体的路径。

蜡元件44布置在阀体21内，即在和入口22、24以及出口26成流体连通的腔室25中。蜡元件44包括在其远端机械连接至主阀板40的活塞45。主弹簧46保持主阀板40处在闭合位置，直至达到来自发动机110的冷却流体的目标温度，

还设置有辅助阀板50，以打开或闭合冷却流体从散热器10至其中布置由蜡元件44的腔室25的直接路径。辅助阀板50以轴向滑动状态安装在活塞45上；在活塞45上设置有钩52，以仅在活塞45的预设行程之后移动辅助阀板。

预混通道27设置在位于来自发动机110的入口24和来自散热器10的入口22之间的阀体21中。

直接作用在蜡元件44上的电加热器47还可被设置为又一控制装置，以造成蜡元件44中蜡的膨胀。

图4中的温度控制阀组件20示出为处在其完全闭合状态中，其中阀板40和50都是闭合的，例如在发动机110起动时，且仅来自发动机的冷却流体跨过收纳蜡元件44的腔室25，并从出口26处排出。

随着发动机变暖，来自发动机的温的流动造成蜡元件44中的蜡的热力学膨胀。如图5所示，主阀板40开始打开，且受限制的冷却流体流流动通过来自散热器10的入口22，并进入预混通道27，从而其将自身和通过入口24来自发动机100的冷却流体相混合。以这样的方式，腔室25内的蜡元件44上的温度不突降，且主阀板40保持在打开位置。实际上，来自散热器的冷的冷却流体的温度非常低，但冷却发动机100的流速也很低。

当散热器10中的冷却流体的温度开始增加时，必须有更高的流速来冷却发动机110。在该情形中，如图6所示，蜡元件44中的蜡的进一步的热力学膨胀使得钩52抵靠邻接辅助阀板50，并将其移动至打开位置。来自散热器10的冷的冷却流体流直接进入腔室25中，并和来自发动机110的温的冷却流体混合。

图7示出了此处公开的实施例的另一方面。主阀板40包括两个部分41和42，即，相对于连接至活塞45的第二部分42可轴向移动的第一部分41。辅助弹簧49保持将两个部分41和42联接成通常闭合的状态（如图4至4示例地所示）。当冷却流体的压力达到散热器10中的过高的值时，部件41、42以及辅助弹簧49成为安全阀，以允许经过温度控制阀组件20的少量的冷却流体流，这降低了散热器10中的压力值。即使在该情形中，来自散热器的冷的冷却流体被强迫流动通过预混通道（辅助阀50保持关闭），并由此避免对蜡元件44的过冷影响。

尽管在前述的概述以及详细描述中示出了至少一个示例性实施例，应理解存在很多数量的变动之处。应理解所述一个或多个示例性实施例仅为实力，而不意图以任何方式限定范围、用途或配置。而是，上述概述和详细描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的方便的说明，被理解的是可对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种变动，而不背离如在所附的权利要求书以及其法律意义上的等价物中阐明的范围。

Claims

1.一种用于设置有散热器（10）的内燃机（110）的冷却系统的温度控制阀组件（20），该组件包括：

-阀体（21），其具有来自散热器的入口（22）、来自发动机的入口（24）和至发动机的出口（26）；

-主阀板（40），用于打开以及闭合来自散热器（10）的冷却流体的路径；

-蜡元件（44），其布置在与所述入口（22、24）以及出口（26）成流体连通的所述阀体（21）的腔室（25）中，所述蜡元件具有在其远端处机械地连接至所述主阀板（40）的活塞（45）；

-主弹簧，用于保持主阀板闭合直至来自发动机的冷却流体的目标温度被达到，

其中设置有辅助阀板（50），以打开或闭合冷却流体从散热器（10）至其中布置有所述蜡元件（44）的腔室（25）的直接路径。

2.如权利要求1所述的温度控制阀组件（20），其中预混通道（27）设置在位于来自发动机的入口（24）和来自散热器的入口（22）之间的所述阀体（21）内。

3.如权利要求1所述的温度控制阀组件（20），其中所述辅助阀板（50）以轴向滑动状态安装在所述蜡元件（44）的活塞（45）上，且其中钩（52）设置在活塞上，以在所述活塞（45）的预设行程之后移动所述辅助阀板（50）。

4.如权利要求1所述的温度控制阀组件（20），其中所述主阀板（40）包括至少两个部分（41、42），该两个部分可相对于彼此轴向移动，以当散热器中的压力超过预设值时部分地打开来自散热器（10）的冷却流体的路径。

5.如权利要求4所述的温度控制阀组件（20），其中辅助弹簧（49）在所述辅助阀板（50）和所述主阀板（40）的至少两个部分中的一个之间安装在所述蜡元件（44）的活塞（45）上。

6.如权利要求1所述的温度控制阀组件（20），其中电加热器（47）设置为直接作用在蜡元件（44）上。

7.一种具有冷却系统的内燃机（110），该冷却系统包括散热器（10）、用于循环冷却流体的泵（30）以及根据权利要求1至6中任意一项的温度控制阀组件（20）。