CN103362626A - 电子恒温器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子恒温器。一种用于控制车辆中的发动机的冷却剂的温度电子恒温器装置，其可包括外壳、蜡壳体、电热塞加热器、驱动本体、主阀，以及弹性构件，其中外壳连接至多个流动路径，发动机的冷却剂流动通过所述多个流动路径；蜡壳体安装在外壳内，并在蜡壳体中设置蜡容纳空间；电热塞加热器插入填充在所述蜡容纳空间中的蜡中并构造成通过接收外部电源产生热；驱动本体接合至蜡壳体并根据通过电热塞加热器的热造成的蜡的变形而移动；主阀接合至驱动本体并构造成通过驱动本体的移动而打开/关闭散热器侧的流动路径；弹性构件将主阀弹性偏压至散热器侧的流动路径。

Description

电子恒温器

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月9日提交的韩国专利申请第10-2012-0036932号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种电子恒温器，更特别地，涉及一种能够通过使用电热塞型加热器而快速达到目标温度的电子恒温器。

背景技术

通常，用于车辆的恒温器安装在发动机与散热器之间，并根据冷却剂的温度变化而自动打开/关闭，以调节流向发动机的流速，从而用于保持冷却剂的适当温度。

在相关技术中的大多数用于车辆的恒温器为具有如下结构的机械恒温器，其中蜡膨胀的力传递至活塞以引发阀门的打开/关闭位移。

然而，机械恒温器使用根据设为指定温度的打开/关闭温度而运行的方法，即，仅在预设温度下简单地打开/关闭阀的方法。因此，考虑到近来对实现车辆的高性能和高效率的需求，在主动处理车辆的行驶环境或其他条件的变化方面存在局限性。

近来已提出一种使用可变控制方法的电子恒温器，所述可变控制方法用于将发动机的冷却剂的温度保持在最优状态，同时弥补了机械恒温器的不足。

电子恒温器根据行驶环境（如车辆的负载状态等）来控制发动机的冷却剂的温度，从而与机械恒温器相比有可能一直保持最优的发动机冷却状态，以及保持改进燃料效率和减少废气的期望效果。

图1示出了电子恒温器的实例。如图1所示，电子恒温器一般具有如下的结构，其中蜡2容纳在托盘1中，热发生单元3（例如薄膜电阻加热器）嵌入所述托盘1的前端，加热器通过外部电源插头产生热以使蜡膨胀并推动活塞，从而使阀运行。

在通过使用相关技术中的薄膜电阻加热器等产生热的电子恒温器中，需要大约50至70秒来达到300°C至350°C的目标温度。需要大量时间来达到目标温度，从而使得存在如下问题：不能实时控制冷却剂的温度，且难以使改进车辆的燃料效率的效果最大化。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种电子恒温器，其能够通过改进电子恒温器的控制响应特性而实时控制冷却剂的温度并使改进车辆的燃料效率的效果最大化。

在本发明的一个方面中，一种电子恒温器装置，其用于控制车辆中的发动机的冷却剂温度，所述电子恒温器装置可包括：外壳，蜡壳体（wax case），电热塞加热器，驱动本体，主阀，以及弹性构件，其中所述外壳连接至多个流动路径，发动机的冷却剂流动通过所述多个流动路径；所述蜡壳体安装在所述外壳内，并在所述蜡壳体中设置蜡容纳空间；所述电热塞加热器插入填充在所述蜡容纳空间中的蜡中并构造成通过接收外部电源产生热；所述驱动本体接合至所述蜡壳体，并根据通过所述电热塞加热器的热造成的所述蜡的变形而移动；所述主阀接合至所述驱动本体，并构造成通过所述驱动本体的移动而打开/关闭散热器侧的流动路径；所述弹性构件将所述主阀弹性偏压至所述散热器侧的流动路径。

所述电子恒温器装置可进一步包括旁通阀，所述旁通阀联接至所述驱动本体，并构造成打开/关闭不穿过散热器循环的旁通流动路径，同时与所述主阀协同运行。

所述电子恒温器装置安装在所述发动机的入口处或所述发动机的出口处，所述冷却剂通过所述发动机的入口流入所述发动机，所述冷却剂通过所述发动机的出口从所述发动机排出。

所述电热塞加热器可包括：圆柱形的壳体、加热管、线圈、以及绝缘构件，其中所述加热管联接至所述壳体的一端，所述线圈安装在所述加热管内，所述绝缘构件填充在所述线圈与所述加热管之间的空间中。

所述线圈可包括加热线圈或者温度调节线圈，所述加热线圈构造成用以产生热，所述温度调节线圈构造成用以控制所述加热线圈的温度的增加。

所述绝缘构件由氧化镁（MgO）粉末制成。

传动流体在连接至所述蜡壳体的圆柱形引导构件中布置在所述蜡与所述驱动本体之间。

橡胶移动本体布置在所述传动流体与所述驱动本体之间。

接收所述蜡壳体的圆柱形框架的内径大于可滑动地接收所述驱动本体的圆柱形引导构件的内径。

在本发明的另一个发明面中，一种电子恒温器装置，其用于冷却车辆中的发动机的冷却剂温度，该电子恒温器装置可使用电热塞加热器，所述电热塞加热器加热蜡。

所述电热塞加热器可包括：圆柱形的壳体；加热管，所述加热管联接至所述壳体的一端；线圈，所述线圈安装在所述加热管内；以及绝缘构件，所述绝缘构件填充在所述线圈与所述加热管之间的空间中。

所述线圈可包括加热线圈或者温度调节线圈，所述加热线圈构造成用以产生热，所述温度调节线圈构造成用以控制所述加热线圈的温度的增加。

所述绝缘构件由氧化镁（MgO）粉末制成。

传动流体布置在所述蜡与驱动本体之间，所述蜡布置在所述圆柱形的壳体中，所述驱动本体布置在圆柱形引导构件中，所述圆柱形引导构件连接至含有所述蜡的蜡壳体。

橡胶移动本体布置在所述传动流体与所述驱动本体之间。

接收所述蜡壳体的框架的内径大于所述圆柱形引导构件的内径。

根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器，可以通过使用电热塞型加热器而使达到目标温度的时间最小化。因此，可以根据车辆的行驶条件而实时控制冷却剂的温度。

此外，根据本发明，冷却剂的温度得以实时控制，由此最大改进车辆的燃料效率。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为相关技术中的电子恒温器的横截面图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器的横截面图。

图3（a）和图3（b）为根据本发明的示例性实施方案的电热塞型加热器的横截面图。

图4为示意性示出了冷却剂流动路径的图，本发明的电子恒温器在该冷却剂流动路径安装。

图5为冷却剂流动路径的横截面图，本发明的电子恒温器在该冷却剂流动路径安装。

图6为冷却剂流动路径的立体图，本发明的电子恒温器在该冷却剂流动路径安装。

应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、取向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图2为根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器（T/S）10的横截面图。

如图2所示，根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器10包括外壳100、蜡壳体200、电热塞型加热器300、驱动本体400、主阀500、弹性构件600和旁通阀700。

外壳100为连接至多个流动路径的部件，车辆的发动机的冷却剂流动通过所述多个流动路径。如作为示例性实施方案的图4至图6所示，外壳100可以与散热器侧的流动路径P1、旁通流动路径P2连接，并在入口与水泵侧的流动路径P3连接，其中冷却剂在散热器(RAD)20循环之后流入穿过所述散热器侧的流动路径P1中；冷却剂朝着发动机（ENG）40的水泵（W/P）30直接循环穿过所述旁通流动路径P2而不在散热器20循环；冷却剂通过所述入口流入发动机40中。

固定部分110整体形成在外壳100内，从而使得电热塞型加热器300可以被固定。

用于容纳将恒温器10连接至外部电源的连接器350的空间可在固定部分110中形成。

蜡壳体200安装在外壳100内，并具有蜡容纳空间，所述蜡容纳空间用于在蜡壳体200的内部填充蜡210。

蜡壳体200可安装在外壳100的固定部分110的下方，并可具有在蜡壳体200内部形成的贯穿孔220，从而使得电热塞型加热器300的加热管320穿过贯穿孔220从而插入蜡容纳空间中。

电热塞型加热器300插入填充在蜡壳体200的蜡容纳空间中的蜡210中，并通过连接器350接收外部电源产生热。电热塞型加热器300在外部控制器（如电子控制单元（ECU））的控制下而被电子控制。

通常，电热塞是一种用于柴油机等的装置用以预热内部空气，从而协助燃料点火。

即，与相关技术相反，本发明的特征在于将用于柴油机等的点火的电热塞应用为恒温器100的加热器300。

图3（a）和图3（b）为根据本发明的示例性实施方案的电热塞型加热器300的横截面图。

如图3（a）和图3（b）所示，根据本发明的示例性实施方案的电热塞型加热器300可包括圆柱形的壳体310、加热管320、线圈330和绝缘构件340，所述加热管320联接至壳体310的一端，所述线圈330安装在加热管320内，所述绝缘构件340填充在线圈330与加热管320之间的空间内。

壳体310可由金属材料形成，并可在其上部与连接外部电源的连接器350联接，且在其下部与恒温器10的蜡壳体200联接。

加热管320可形成为使其一端封闭，并可插入填充在蜡容纳空间内的蜡210中。加热管320用于通过使用由线圈330所产生的热来增加蜡210的温度，并防止线圈330被化学侵蚀。

在一个或多个示例性实施方案中，如图2所示，加热管320可被强制插入并安装在圆柱形的壳体310的内周表面与芯轴351之间，所述芯轴351从连接器350插入直至壳体310内用以导电，且加热管320的一端可通过弯转而形成弯曲表面。

具体而言，如图3（a）所示，线圈330可包括加热线圈331和温度调节线圈332，所述加热线圈331用于通过由外部施加的电源而产生热，所述温度调节线圈332用于通过控制根据固有电阻变化导致的温度的增加而保持一致的温度，所述固有电阻变化取决于加热线圈331的温度增加。

加热线圈331的一端可通过焊接而固定至加热管320的内周表面，温度调节线圈332可电连接至芯轴351。

在一个或多个示例性实施方案中，加热线圈331可通过激光焊接而联接至加热管320的内周表面B，类似地，温度调节线圈332可通过激光焊接而固定至芯轴351的一端A，并与芯轴351电连接。

同时，在另一示例性实施方案中，线圈330可仅包括加热线圈331，所述加热线圈331用于通过从外部施加的电源而产生热，如图3（b）所示。在此情况中，在一个或多个示例性实施方案中，加热线圈331的一端可通过激光焊接而联接至加热管320的内周表面B，且所述加热线圈的另一端可通过激光焊接而联接至芯轴351的端A。

绝缘构件340在加热管320内填充。

在一个或多个示例性实施方案中，绝缘构件340可为氧化镁（MgO）粉末。氧化镁（MgO）粉末为绝缘体，用于保持加热管320与线圈330之间的绝缘，防止线圈330的移动，并将线圈330中产生的热传递至加热管320。

同时，驱动本体400布置在蜡壳体200的下方，以通过蜡210的变形而被移动。

在一个或多个示例性实施方案中，如图2所示，驱动本体400布置在圆柱形引导构件410内以移动，所述圆柱形引导构件410联接至蜡壳体200的一端。此外，橡胶移动本体440可布置在引导构件410内并在驱动本体400上，传动流体430可填充在橡胶移动本体440的上部中，且隔膜420可在传动流体430的上表面与蜡210之间形成。这里，传动流体430可为半流体。

在引导构件410内由传动流体430填充的空间可包括倾斜表面，所述倾斜表面的直径随着从安装隔膜420的上部逐渐接近下部而逐渐变小。因此，取决于隔膜420的变形的传动流体430的压力可被集中在橡胶移动本体440，且橡胶移动本体440使用所述被集中的压力的力挤压布置在橡胶移动本体440下方的驱动本体400。因此，通过前述结构，蜡210的膨胀压力可被传递至驱动本体400而无损耗，从而可以准确控制冷却剂的流动。

主阀500通过驱动本体400的移动而进行打开/关闭散热器侧的流动路径P1的功能。散热器侧的流动路径P1是使得从发动机40排出的冷却剂穿过散热器20循环并流入发动机40的流动路径。

弹性构件600布置在主阀500的下表面中，以执行将主阀500弹性支撑至散热器侧的流动路径P1的的功能。因此，当没有从外面施加力时，主阀500通过弹性构件600的弹性力而关闭散热器侧的流动路径P1。

同时，旁通阀700通过与主阀500协同运行而打开/关闭旁通流动路径P2，在所述旁通流动路径P2中冷却剂不穿过散热器20循环。旁通流动路径P2为使得从发动机40排出的冷却剂直接流入发动机的水泵30而不穿过散热器20的流动路径。旁通阀700可布置在驱动本体400的下方，以通过驱动本体400的压力而移动。

在一个或多个示例性实施方案中，主阀500和旁通阀700可通过框架710连接以整体形成，如图2所示。在此情况中，旁通阀700和主阀50通过驱动本体400的压力而一起移动。

同时，包括前述构造的本发明的电子恒温器10可安装在发动机40的入口处或发动机40的出口处，冷却剂通过所述发动机40的入口流入发动机40中，冷却剂通过所述发动机40的出口而从发动机40排出。

图4为示出了示例性实施方案的图，其中根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器10安装在发动机40的入口处，图5为横截面图，其中根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器10连接至并安装在冷却剂流动路径处，图6为冷却剂流动路径的立体图，根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器10安装在该冷却剂流动路径处。

下文中，将参考图2至图6对根据本发明的示例性实施方案的电子恒温器10的运行进行描述。

假设发动机40的冷却剂保持在设定温度，主阀500通过弹性构件600关闭散热器侧的流动路径P1，如图2所示。

在此情况中，如图4至图6所示，从发动机40排出的冷却剂不穿过散热器20循环，并通过水泵侧流动路径P3直接流入发动机40中，同时通过旁通流动路径P2。

在该情况下，当冷却剂的温度通过发动机40的运行而增加，并因此变得高于设定温度时，ECU指示电热塞型加热器300运行用以打开主阀500。因此，外部电源通过连接器350施加至线圈300，从而使得线圈的温度快速达到目标温度。

由于电热塞型加热器300的线圈330产生热，因而蜡210膨胀，与蜡210接触的隔膜420接收压力从而变形。取决于隔膜420的变形的压力通过顺序通过传动流体430和橡胶移动本体440而传递至驱动本体400。驱动本体400向下移动以将压力施加至旁通阀700，因此旁通阀700向下移动。

旁通阀700向下移动以堵住旁通流动路径P2。此外，通过框架710与旁通阀700整体连接的主阀500同时向下移动以打开散热器侧的流动路径P1。因此，如图4所示，从发动机40排出的冷却剂通过流动路径P1'而穿过散热器20循环，然后通过散热器侧的流动路径P1移动至水泵侧的流动路径P3以流入发动机40中。在此过程中，冷却剂在散热器20中进行热交换，从而使得冷却剂的温度得以降低。

当冷却剂的温度变得低于设定温度时，ECU识别出冷却剂温度减少，并指示停止电热塞型加热器300的运行。因此，线圈330停止产生热，膨胀的蜡210收缩，从而使得驱动本体400向上移动。因此，挤压旁通阀700的驱动本体400的压力消失，从而使得主阀500通过弹性构件600的弹性力向上移动从而关闭散热器侧的流动路径P1，且旁通阀700同时向上移动从而打开旁通流动路径P2。

通过前述过程，ECU对恒温器10进行电子控制，从而使得冷却剂的温度可统一保持在预设温度下。

特别地，根据本发明的示例性实施方案，加热器的温度可通过采用电热塞型加热器300而快速达到目标温度，从而快速、准确地控制冷却剂的温度。根据比较实验的结果，在使用薄膜电阻加热器的相关技术中，需要50至70秒达到300°C至350°C的目标温度，但在使用电热塞型加热器300的本发明的一个示例性实施方案中，需要30秒或更短达到350°C的目标温度，从而使得本发明相比于相关技术具有显著改进的效果。

根据本发明的示例性实施方案，将电热塞型加热器300应用至电子恒温器10，从而可以将冷却剂的温度增加至目标温度所需的时间达到最小，且电热塞型加热器的加热量通过由ECU控制的脉冲宽度调制（PWM）而得以进行电子控制，从而使得冷却系统的特性可以多样化。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (16)

1.一种电子恒温器装置，其用于控制车辆中的发动机的冷却剂温度，所述电子恒温器装置包括：

外壳，所述外壳连接至多个流动路径，所述发动机的冷却剂流动通过所述多个流动路径；

蜡壳体，所述蜡壳体安装在所述外壳内，并在所述蜡壳体中设置蜡容纳空间；

电热塞加热器，所述电热塞加热器插入填充在所述蜡容纳空间中的蜡中并构造成通过接收外部电源产生热；

驱动本体，所述驱动本体接合至所述蜡壳体，并根据通过所述电热塞加热器的热造成的所述蜡的变形而移动；

主阀，所述主阀接合至所述驱动本体，并构造成通过所述驱动本体的移动而打开/关闭散热器侧的流动路径；以及

弹性构件，所述弹性构件将所述主阀弹性偏压至所述散热器侧的流动路径。

2.根据权利要求1所述的电子恒温器装置，进一步包括：

旁通阀，所述旁通阀联接至所述驱动本体，并构造成打开/关闭不穿过散热器循环的旁通流动路径，同时与所述主阀协同运行。

3.根据权利要求1所述的电子恒温器装置，其中所述电子恒温器装置安装在所述发动机的入口处或所述发动机的出口处，所述冷却剂通过所述发动机的入口流入所述发动机，所述冷却剂通过所述发动机的出口从所述发动机排出。

4.根据权利要求1所述的电子恒温器装置，其中所述电热塞加热器包括圆柱形的壳体、加热管、线圈、以及绝缘构件，其中所述加热管联接至所述壳体的一端，所述线圈安装在所述加热管内，所述绝缘构件填充在所述线圈与所述加热管之间的空间中。

5.根据权利要求4所述的电子恒温器装置，其中所述线圈包括加热线圈或者温度调节线圈，所述加热线圈构造成用以产生热，所述温度调节线圈构造成用以控制所述加热线圈的温度的增加。

6.根据权利要求4所述的电子恒温器装置，其中所述绝缘构件由氧化镁粉末制成。

7.根据权利要求1所述的电子恒温器装置，其中传动流体在连接至所述蜡壳体的圆柱形引导构件中布置在所述蜡与所述驱动本体之间。

8.根据权利要求7所述的电子恒温器装置，其中橡胶移动本体布置在所述传动流体与所述驱动本体之间。

9.根据权利要求7所述的电子恒温器装置，其中接收所述蜡壳体的圆柱形框架的内径大于滑动地接收所述驱动本体的圆柱形引导构件的内径。

10.一种电子恒温器装置，其用于冷却车辆中的发动机的冷却剂温度，所述电子恒温器装置使用电热塞加热器，所述电热塞加热器加热蜡。

11.根据权利要求10所述的电子恒温器装置，其中所述电热塞加热器包括：

圆柱形的壳体；

加热管，所述加热管联接至所述壳体的一端；

线圈，所述线圈安装在所述加热管内；以及

绝缘构件，所述绝缘构件填充在所述线圈与所述加热管之间的空间中。

12.根据权利要求11所述的电子恒温器装置，其中所述线圈包括加热线圈或者温度调节线圈，所述加热线圈构造成用以产生热，所述温度调节线圈构造成用以控制所述加热线圈的温度的增加。

13.根据权利要求11所述的电子恒温器装置，其中所述绝缘构件由氧化镁粉末制成。

14.根据权利要求11所述的电子恒温器装置，其中传动流体布置在所述蜡与驱动本体之间，所述蜡布置在所述圆柱形的壳体中，所述驱动本体布置在圆柱形引导构件中，所述圆柱形引导构件连接至含有所述蜡的蜡壳体。

15.根据权利要求14所述的电子恒温器装置，其中橡胶移动本体布置在所述传动流体与所述驱动本体之间。

16.根据权利要求14所述的电子恒温器装置，其中接收所述蜡壳体的框架的内径大于所述圆柱形引导构件的内径。

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