CN105604674A - 具有冷却液控制阀的发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种具有冷却液控制阀的发动机系统，其可以包括汽缸体、汽缸盖、排放气体再循环(EGR)冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器以及冷却液控制阀，所述汽缸体配置有汽缸，所述汽缸盖设置于汽缸体的顶部并且包括配置为通向汽缸的进气口和排气口，冷却液循环经过所述排放气体再循环(EGR)冷却器、所述加热器芯、所述机油冷却器或所述散热器，所述冷却液控制阀配置为控制被供应至汽缸体的冷却液、经由汽缸盖从汽缸体排出的冷却液以及被供应至EGR冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器的冷却液。

Description

具有冷却液控制阀的发动机系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年11月18日提交的韩国专利申请第10-2014-0160899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
本发明涉及一种具有冷却液控制阀的发动机系统，其能够通过控制供应至汽缸体的冷却液和从汽缸盖排出的冷却液两者来提高整体冷却效率并降低燃料消耗。
背景技术
发动机通过燃烧燃料来产生扭矩，从而产生动力，并且将多余的热能排出。特别地，随着冷却液循环经过发动机、加热器以及散热器，冷却液吸收热能，并且释放热能。
在低发动机冷却液温度下机油的粘度变高。使用稠的机油会使摩擦和燃料消耗增加，并且排放气体温度会逐渐增加，从而延长了催化剂活化所需的时间，并且会导致排放气体品质变差。此外，使加热器功能正常化需要较长的时间，从而乘客和驾驶员会感觉到寒冷。
当发动机冷却液温度过高时，会发生爆震。如果调整点火正时以抑制爆震，发动机性能会变差。此外，过高的润滑剂温度会使润滑性变差。
但是，一个冷却液控制阀(其为控制多个冷却元件的阀)已被用于发动机的特定区域中，例如使冷却液保持在高温并且使其他区域保持在低温。
即使使用了一个冷却液控制阀，但是用于控制从发动机(汽缸体和汽缸盖)排出的冷却液的出口控制方法和用于控制供应至发动机的冷却液的入口控制方法仍被普遍使用。
在水温的突变下出口控制方法会失效，导致了温度控制精度较低，并且冷却液控制阀的耐久性会变差。此外，入口控制方法不利于高温冷却液的空化(cavitation)，并且需要复杂的冷却系统结构。
公开于本发明的背景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
本发明的各个方面制造提供一种具有冷却液控制阀的发动机系统，其有助于应对冷却液温度的改变，从而实现高精度的温度控制，提高阀的耐久性，有利于空化，并且具有相对简单的冷却系统结构。
根据本发明的各个方面，具有冷却液控制阀的发动机系统可以包括汽缸体、汽缸盖、排放气体再循环(EGR)冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器以及冷却液控制阀；所述汽缸体配置有汽缸；所述汽缸盖设置于汽缸体的顶部，并且包括配置为通向汽缸的排气口和进气口；冷却液循环经过所述排放气体再循环(EGR)冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器；所述冷却液控制阀配置为控制供应至汽缸体的冷却液，经由汽缸盖从汽缸体排出的冷却液，以及供应至EGR冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器的冷却液。
所述发动机系统可以进一步包括冷却液泵，所述冷却液泵配置为抽入从加热器芯、EGR冷却器、机油冷却器或散热器排出的冷却液，并且配置为将冷却液泵送至冷却液控制阀。
所述冷却液控制阀可以包括圆柱形阀、阀壳体以及驱动部分；所述圆柱形阀具有两端敞开并且具有内部空间的管形结构，并且所述圆柱形阀包括形成于其侧面上的预定位置的冷却液通道，并且包括形成于其中的分隔壁，该分隔壁将内部空间划分为在两边的第一腔和第二腔；所述阀壳体包括可旋转地设置于其中的圆柱形阀，其中，分配管道分别连接至汽缸体、散热器、机油冷却器和EGR冷却器/加热器芯，并且在对应于冷却液通道的位置处连接至所述阀壳体，并且供应管道连接至所述阀壳体的两端以将冷却液供应至圆柱形阀的开口区域；所述驱动部分带动圆柱形阀在中心纵轴线上旋转，以将供应至圆柱形阀内部的冷却液经由冷却液通道供应至所述分配管道。
密封构件可以插置于圆柱形阀的外周表面和阀壳体之间，对应于分配管道。
所述驱动部分可以包括电机、主动齿轮以及从动齿轮；所述电机施加扭矩；所述主动齿轮由电机带动旋转；所述从动齿轮形成于圆柱形阀一端的外周表面上，以在与主动齿轮的啮合联接中旋转。
所述分配管道可以包括第一分配管道，其对应于第一腔形成，并且配置为将冷却液经由冷却液通道分配至汽缸体；第二分配管道，其对应于第二腔形成，并且配置为将冷却液经由冷却液通道分配至散热器；第三分配管道，其对应于第二腔形成并且位于所述第二分配管道的一侧，所述第三分配管道配置为将冷却液经由冷却液通道分配至机油冷却器；以及第四分配管道，其对应于第二腔形成并且位于所述第三分配管道的一侧，所述第四分配管道配置为将冷却液经由冷却液通道分配至EGR冷却器或加热器芯。
所述发动机系统可以进一步包括控制部分，其配置为根据冷却液温度来控制所述驱动部分。
当冷却液温度低于第一温度时，所述控制部分可以配置为采用切断供应至汽缸体的冷却液、从汽缸盖排出的冷却液、供应至加热器芯和EGR冷却器的冷却液以及供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置。
当冷却液温度低于第一温度时，所述控制部分可以配置为采用切断供应至汽缸体的冷却液、从汽缸盖排出的冷却液、供应至加热器芯和EGR冷却器的冷却液、供应至机油冷却器的冷却液以及供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置。
当冷却液温度在第一温度和第二温度之间时，所述控制部分配置为采用将冷却液供应至汽缸体，从汽缸盖获取冷却液，将冷却液供应至加热器芯和EGR冷却器，并且切断供应至散热器和机油冷却器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置，所述第二温度高于所述第一温度。
当冷却液温度在第二温度和第三温度之间时，所述控制部分可以配置为采用将冷却液供应至汽缸体，从汽缸盖获取冷却液，将冷却液供应至加热器芯和EGR冷却器，将冷却液供应至机油冷却器，并且切断供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置，所述第二温度高于所述第一温度，所述第三温度高于所述第二温度。
根据本发明的各个实施方案，通过控制经由入口和出口两者的冷却液能够实现入口控制方法和出口控制方法两者的优点。
因此，具有冷却液控制阀的发动机系统有助于应对冷却液温度的改变，实现高精度的温度控制，提高阀耐久性，有利于空化，并且具有相对简单的冷却系统结构。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石机油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽机油动力和电力动力两者的车辆。
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描述，本发明的方法和装置所具有的其它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是显示了根据本发明的具有冷却液控制阀的示例性发动机系统中冷却液的整体流动的流程图。
图2为根据本发明的冷却液控制阀的局部示意横截面图。
图3是显示了根据本发明的具有冷却液控制阀的示例性发动机系统中在第一温度条件下的冷却液的流动的流程图。
图4是显示了根据本发明的具有冷却液控制阀的示例性发动机系统中在第二温度条件下的冷却液的流动的流程图。
应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本发明所公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、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。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解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。
图1是显示了根据本发明各个实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统中冷却液的整体流动的流程图。
参考图1，发动机系统包括汽缸盖110、汽缸体120、冷却液控制阀130、冷却液泵100、机油冷却器150、加热器芯170、排放气体再循环(EGR)冷却器160以及散热器140。
汽缸形成于汽缸体120中，每个汽缸具有设置在其中的活塞，汽缸盖100固定在汽缸体120的顶部并且包括连接至汽缸的进气口和排气口。外部空气经由所述进气口引入，并且在汽缸内燃烧的排放气体经由所述排气口排出。
加热器芯170用于利用供应至其的热冷却液来加热车辆内部的空气，并且EGR冷却器160用于冷却从排气管路再循环至进气管路的排放气体。
机油冷却器150用于冷却循环经过汽缸盖110和汽缸体120的机油，并且散热器140用于从冷却液释放热能。
在本发明的各个实施方案中，从冷却液泵100泵送的冷却液被供应至冷却液控制阀130，并且冷却液控制阀130将冷却液分配至汽缸盖120、机油冷却器150、EGR冷却器160、加热器芯170和散热器140。
供应至汽缸体120的冷却液对汽缸体120进行冷却，并且然后被供应至汽缸盖110。供应至汽缸盖110的冷却液随着其冷却汽缸盖110而排出，并且从汽缸盖110排出的冷却液不再由冷却液泵100进行再循环，而是直接再循环经过冷却液控制阀130。
在本发明的不同实施方案中，冷却液控制阀130可以同时对供应至汽缸体120和汽缸盖110的冷却液以及从汽缸盖110和汽缸体120排出的冷却液两者进行控制。
利用上述配置，通过控制经由入口和出口两者的冷却液能够实现入口控制方法和出口控制方法两者的优点。
图2为根据本发明各个实施方案的冷却液控制阀的局部示意横截面图。
参考图2，冷却液控制阀130包括阀壳体302、圆柱形阀320、从动齿轮296、主动齿轮294、电机292以及密封构件324。
圆柱形阀320具有管形结构，并且包括在中间的分隔壁298，所述管形结构两端敞开并且具有内部空间，所述分隔壁298将空间纵向地划分为第一腔260和第二腔262。
冷却液通道321形成于圆柱形阀320中，对应于第一腔260和第二腔262。如这里所示，一个冷却液通道321形成为对应于第一腔260，并且三个冷却液通道321形成为对应于第二腔262。
圆柱形阀320可旋转地设置在阀壳体302中，并且阀壳体302连接至对应于第一腔260的冷却液通道321的第一分配管道282。
并且，阀壳体302连接至对应于第二腔262的冷却液通道321的第二分配管道284、第三分配管道286以及第四分配管道288，并且密封构件324插置在阀壳体302的内周表面和圆柱形阀320的外周表面之间，以更精确地控制冷却液流过。
第一供应管道274连接至阀壳体302的一端，以将冷却液供应至圆柱形阀320的第一腔260的开口区域；并且第二供应管道272连接至阀壳体302的另一端，以将冷却液供应至圆柱形阀320的第二腔262的开口区域。
在本发明的各个实施方案中，第一供应管道274从冷却液泵100获取冷却液，第二供应管道272从汽缸盖110获取冷却液。
经过第一供应管道274从冷却液泵100供应的冷却液经过第一供应管道274供应至圆柱形阀320的第一腔260，并且然后经过冷却液管道321和第一分配管道282供应至汽缸体120。
经过第二供应管道272从汽缸盖110供应的冷却液经过第二供应管道272供应至圆柱形阀320的第二腔262，并且然后经过冷却液通道321和第二分配管道284、第三分配管道286以及第四分配管道288供应至散热器140、机油冷却器150和EGR冷却器160/加热器芯170。
从动齿轮296形成于圆柱形阀320的一端的外周表面，从动齿轮296与主动齿轮294啮合，并且电机292安装至阀壳体302以带动主动齿轮294旋转。
控制部分通过控制电机292经由主动齿轮294和从动齿轮296来控制圆柱形阀320的旋转位置。冷却液通道321依据圆柱形阀320的旋转位置而对应于第一分配管道282、第二分配管道284、第三分配管道286或第四分配管道288，从而分别经过这些管道分配冷却液。
在本发明的各个实施方案中，当冷却液温度等于或低于冷却液较冷的第一温度时，冷却液控制阀130切断至EGR冷却器160、加热器芯170、散热器140、机油冷却器150以及汽缸体120的冷却液供应。
图3是显示了根据本发明各个实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统中在第一温度条件下的冷却液的流动的流程图。
参考图3，当冷却液温度等于或低于第二温度(在加热期间)时，冷却液控制阀130将冷却液供应至汽缸体120并且从汽缸盖110获取冷却液，所述第二温度高于第一温度。此外，冷却液控制阀130将冷却液分配至EGR冷却器160和加热器芯170。
图4是显示了根据本发明各个实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统中在第二温度条件下的冷却液的流动的流程图。
参考图4，当冷却液温度等于或低于第三温度(在加热后)时，冷却液控制阀130将冷却液供应至汽缸体120并且从汽缸盖110获取冷却液，所述第三温度高于第二温度。此外，冷却液控制阀130将冷却液分配至EGR冷却器160、加热器芯170以及机油冷却器150。
另外，在本发明的各个实施方案中，当冷却液温度等于或高于冷却液较热的第三温度时，冷却液控制阀130将冷却液供应至EGR冷却器160、加热器芯170、散热器140、机油冷却器150以及汽缸体120。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”等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具体实施方式的特征。
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。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在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。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (11)

1.一种具有冷却液控制阀的发动机系统，该发动机系统包括：
汽缸体，其具有汽缸；
汽缸盖，其设置在汽缸体的顶部，并且包括配置为通向汽缸的进气口和排气口；
排放气体再循环冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器，冷却液循环经过所述排放气体再循环冷却器、所述加热器芯、所述机油冷却器或所述散热器；以及
冷却液控制阀，其配置为控制被供应至汽缸体的冷却液，经由汽缸盖而从汽缸体排出的冷却液，以及被供应至排放气体再循环冷却器、加热器芯、机油冷却器或散热器的冷却液。
2.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，进一步包括冷却液泵，所述冷却液泵配置为抽入从加热器芯、排放气体再循环冷却器、机油冷却器或散热器排出的冷却液，并且配置为将冷却液泵送至冷却液控制阀。
3.根据权利要求2所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中所述冷却液控制阀包括：
圆柱形阀，其具有两端敞开并且具有内部空间的管形结构，所述圆柱形阀包括形成于其侧面上的预定位置的冷却液通道，并且包括形成于其中的分隔壁，所述分隔壁将内部空间划分为在两边的第一腔和第二腔；
阀壳体，其包括可旋转地设置于其中的圆柱形阀，其中，分配管道分别连接至汽缸体、散热器、机油冷却器和排放气体再循环冷却器/加热器芯，并且在对应于冷却液通道的位置处连接至所述阀壳体，并且供应管道连接至所述阀壳体的两端以将冷却液供应至圆柱形阀的开口区域；以及
驱动部分，其带动圆柱形阀在中心纵轴线上旋转，以将供应至圆柱形阀的内部的冷却液经由冷却液通道而供应至分配管道。
4.根据权利要求3所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中密封构件插置在圆柱形阀的外周表面和阀壳体之间，对应于分配管道。
5.根据权利要求3所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述驱动部分包括：
电机，其施加扭矩；
主动齿轮，其由电机带动旋转；以及
从动齿轮，其形成于圆柱形阀的第一端部的外周表面，以在与主动齿轮的啮合联接中旋转。
6.根据权利要求3所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述分配管道包括：
第一分配管道，其对应于第一腔形成，并且配置为将冷却液经由冷却液通道分配至汽缸体；
第二分配管道，其对应于第二腔形成，并且配置为将冷却液经由冷却液通道分配至散热器；
第三分配管道，其对应于第二腔形成并且位于所述第二分配管道的一侧，所述第三分配管道配置为将冷却液经由冷却液通道分配至机油冷却器；以及
第四分配管道，其对应于第二腔形成并且位于所述第三分配管道的一侧，所述第四分配管道配置为将冷却液经由冷却液通道分配至排放气体再循环冷却器或加热器芯。
7.根据权利要求3所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，进一步包括控制部分，其配置为根据冷却液温度来控制所述驱动部分。
8.根据权利要求7所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，当冷却液温度低于第一温度时，所述控制部分配置为采用切断被供应至汽缸体的冷却液、从汽缸盖排出的冷却液、被供应至加热器芯和排放气体再循环冷却器的冷却液以及被供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置。
9.根据权利要求7所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，当冷却液温度低于第一温度时，所述控制部分配置为采用切断被供应至汽缸体的冷却液、从汽缸盖排出的冷却液、被供应至加热器芯和排放气体再循环冷却器的冷却液、被供应至机油冷却器的冷却液以及被供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置。
10.根据权利要求7所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，当冷却液温度在第一温度和第二温度之间时，所述控制部分配置为采用将冷却液供应至汽缸体，从汽缸盖获取冷却液，将冷却液供应至加热器芯和排放气体再循环冷却器，并且切断被供应至散热器和机油冷却器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置，所述第二温度高于所述第一温度。
11.根据权利要求7所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，当冷却液温度在第二温度和第三温度之间时，所述控制部分配置为采用将冷却液供应至汽缸体，从汽缸盖获取冷却液，将冷却液供应至加热器芯和排放气体再循环冷却器，将冷却液供应至机油冷却器，并且切断被供应至散热器的冷却液的方式来控制圆柱形阀的旋转位置，所述第二温度高于第一温度，所述第三温度高于所述第二温度。
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