CN105673182A - 变流道节温器 - Google Patents

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熊树生
郑宜坤
黄晓波
毛彬滔
章昱帆
孙亚博
应智超
宋洪健
周超
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed

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Abstract

本发明涉及一种发动机冷却系统的节温器，尤其是一种电机驱动的变流道节温器。一种变流道节温器，包括设有内部腔体的阀体，阀体右侧设有与水套出水管连通的入水口、阀体下方设有与水泵供水管连接的第一出口，阀体上方与散热器供水管连接的第二出水口；所述内部腔体设有变流道挡板，变流道挡板通过中心轴与电机连接；所述变流道挡板半侧在第一出口两侧间转动，相应的另半侧在第二出水口两侧之间转动，变流道挡板转动角度依靠电机控制。本发明采用电机驱动，在发动机工况变化时，响应快。可根据发动机工况变化采取不同的运行策略提升发动机性能。最后，由于流通面积可控，可以实现不同循环冷却水循环量的精确控制，有利于冷却系统优化。

Description

变流道节温器
技术领域
本发明涉及一种发动机冷却系统的节温器，尤其是一种电机驱动的变流道节温器。
背景技术
现有的节温器的流道粗糙，变化多，流体在通过节温器时经历若干次缩放，节流，冲击等作用，导致流体在该段压降十分巨大，导致水泵耗功巨大，不利于节约能源。
此外，现有的节温器一般只有一组工作特性曲线(温度一升程关系曲线)。工作温度较低，初开温度一般在80℃左右，全开温度一般在95℃左右，且节温器的开启/关闭，只受内部感温蜡控制，当冷却液温度到达或超过节温器动作温度后，感温蜡开始融化，由固态变为液态，体积发生变化，将其内部的推杆推出，这种的节温器对发动机工况变化反应速度慢。当发动机出现突然加速、爬坡等情况时，发动机的散热量会突然增加，但由于水套与冷却液的热交换需要时间，因此水温的升高有一定的滞后。由于现有的节温器动作只受感温蜡控制，感温蜡只受冷却液温度控制，因此，在发动机进入突然加速、爬坡等工况时，节温器无法迅速做出反应，发动机冷却液温度会出现较大幅度的波动，不利于发动机寿命、油耗及排放性能。同时，由于现有节温器无法对冷却液温度波动做出迅速的反应，为了保证发动机工作在安全范围内，只能将节温器的工作温度设置的较低，己留出足够的温度余量保证发动机不会过热，但却由于冷却液温度较低，直接影响了发动机的燃油经济性。
其次，这种节温器的开闭程度受感温蜡控制，即只受冷却水温度影响，对于发动机某些工况下并不能做出最优选择。不利于进一步优化发动机冷却系统。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的节温器采取了用电机驱动挡板改变流道的方式，减少了冷却水流动过程中的能量损失，提升了节温器的响应速度，可根据发动机运行工况改变运行策略，且能实现不同循环冷却水水流量精确控制。
一种变流道节温器，包括设有内部腔体的阀体，阀体右侧设有与水套出水管连通的入水口、阀体下方设有与水泵供水管连接的第一出口，阀体上方与散热器供水管连接的第二出水口；所述内部腔体设有变流道挡板，变流道挡板通过中心轴与电机连接；所述变流道挡板半侧在第一出口两侧间转动，相应的另半侧在第二出水口两侧之间转动，变流道挡板转动角度依靠电机控制。
变流道节温器还包括控制单元，控制单元包括控制器和温度传感器，传感器测量冷却水体温度并将温度信号传递給控制器，控制器将接收到的冷却水体温度信号与设定温度进行比较，根据比较结果控制电机转动，从而控制变流道挡板的转动角度。
优选的，所述控制器通过接收来自ECU的关于发动机工况的发动机点火信号、节气门开度信号调节控制器的设定温度。
当发动机启动时，控制器接收来自ECU的发动机点火信号，暂时调高设定温度，提高热效率，提高经济性；
当发动机全负荷运行时，控制器接收来自ECU的节气门开度信号，热负荷较大，调低设定温度，防止发动机过热，提高安全性，设定目标温度，并控制电机转动角度。
优选的，电机根据控制器信号工作可以锁定或解锁。
所述变流道挡板的三个状态分别为：
第一种状态：当流体温度高于设定温度时，传感器传递信号给控制单元，控制单元驱动电机带动挡板逆时针旋转一定角度，到达设定角度后锁定电机，流道发生改变，冷却水流经过新的流道流向散热器；
第二状态：当流体温度低于设定值之后，传感器传递信号给控制单元，控制单元将电机解锁，驱动电机反向带动挡板顺时针旋转，挡板回转一定角度后锁定，改变流道，冷却水通过新的流道流向水泵；
第三状态：挡板位置介于上述两种状态之间，冷却水按一定比例流向散热器和水泵。
优选的，所述阀体左边内侧设有上下两个限位销，用于限制变流道挡板转动的最大角度。
优选的，所述阀体上方设有用于固定的定位卡扣。
优选的，所述阀体的入口和第一、第二出口分别通过密封圈与相应管道连接。
下面对本发明作进一步的阐述：
一种变流道节温器，包括：
阀体总成，包括设置于阀体上的与水套出水管连通的入水口、以及设置于阀体上的水泵供水管连接的第一出口，和与散热器供水管连接的第二输出口。
变流道总成，包括：包括变流道挡板，限位销，内部腔体，驱动挡板的电机。
控制单元总成，包括控制器，温度传感器。
本发明电机根据控制器信号工作，带动挡板转动一定角度之后锁定，或者解除锁定，带动挡板在的驱动下转动一定角度后锁定。
变流道总成可以使冷却水以三种状态流动，包括：
冷却水经节温器完全流向水泵供水管。
冷却水经节温器完全流向散热器供水管。
冷却水经节温器以一定比例流向水泵供水管和散热器供水管道。
控制器控制电机运动，锁定，解锁，并根据发动机运行工况，给出不同的策略。
通过控制单元，可以实现：
传感器感受流体温度，将温度信号传递給控制器，同时控制器接收来自ECU的关于发动机工况的其它参数信号，设定策略。
一般策略下，当流体温度高于设定温度时，传感器传递信号给控制单元，控制单元驱动电机带动挡板逆时针旋转一定角度，到达设定角度后锁定电机，流道发生改变，冷却水流经过新的流道流向散热器，即为第一种状态。当流体温度低于设定值之后，传感器传递信号给控制单元，控制单元将电机解锁，电机反向带动挡板旋转一定角度后锁定，改变流道，冷却水通过新的流道流向水泵，即为第二状态。
其他策略下，挡板位置介于上述两种状态之间，冷却水按一定比例流向散热器和水泵。
本发明的节温器，为流体流动设计了合理的流道，可以极大的减小流体流动过程中的能量损失，减少泵功。由于采用电机驱动，在发动机工况变化时，响应快。此外，由于采用电机控制流道变化，可根据发动机工况变化采取不同的运行策略(如在冷机启动时，提高节温器阈值，来提高发动机温度，提高燃油经济性)，提升发动机性能。最后，由于流通面积可控，可以实现不同循环冷却水循环量的精确控制，有利于冷却系统优化。本发明的有益效果为：
1、通过设计阻力较小的流道，减少冷却水流动过程中的能量损失，较少泵功，节约能源。
2、通过电机驱动挡板改变流道，提高了节温器对发动机工况改变的响应速度。
3、可根据发动机工况采取不同的运行策略(如在冷机启动时，提高节温器阈值，来提高发动机温度，提高燃油经济性)。
4、可以通过挡板，精确控制流向散热器和水泵的冷却水流量，有利于优化冷却系。
附图说明
图1为变流道节温器的剖面结构示意图。
图2为变流道节温器的俯视透视结构示意图。
图3为变流道节温器的右视透视结构示意图。
图4为变流道节温器原理示意图。
图5为变流道节温器入水口和第一出水口连通状态示意图。
图6为变流道节温器入水口和第二出水口连通状态示意图。
图7为变流道节温器入水口与第一、第二出水口按一定比例连通状态示意图。
具体实施方式
如图1-7所示，本发明提供了一种节温器，包括：
阀体总成，包括阀体2，设在阀体2上方的用于固定的定位卡扣1，包括设置于阀体2上的与水套出水管13连通的入水口6、以及设置于阀体上的水泵供水管14连接的第一出口8，和与散热器供水管15连接的第二输出口7，以及密封圈4、和转动轴后盖12。
变流道总成，包括设置在内部腔体内的变流道挡板5，设置在阀体2内部的限位销3，内部腔体9，转动轴11，驱动挡板的电机10。
控制单元由温度传感器和控制器组成。
电机根据控制器信号工作，带动变流道挡板5转动一定角度之后锁定，或者解除锁定，带动变流道挡板5在的驱动下转动一定角度后锁定。
变流道总成可以使冷却水以三种状态流动，包括：
冷却水经节温器完全流向水泵供水管。
冷却水经节温器完全流向散热器供水管。
冷却水经节温器以一定比例流向水泵供水管和散热器供水管道。
控制器控制电机运动，锁定，解锁，并根据发动机运行工况，给出不同的策略。
通过控制单元，可以实现：
传感器感受流体温度，将温度信号传递給控制器，同时控制器接收来自ECU的关于发动机工况的其它参数信号，设定策略。
一般策略下，当流体温度高于设定温度时，传感器传递信号给控制单元，控制单元驱动电机带动挡板逆时针旋转一定角度，到达设定角度后锁定电机，流道发生改变，冷却水流经过新的流道流向散热器，即为第一种状态。当流体温度低于设定值之后，传感器传递信号给控制单元，控制单元将电机解锁，电机反向带动挡板旋转一定角度后锁定，改变流道，冷却水通过新的流道流向水泵，即为第二状态。

Claims (10)

1.一种变流道节温器，包括设有内部腔体的阀体，其特征在于：阀体右侧设有与水套出水管连通的入水口、阀体下方设有与水泵供水管连接的第一出口，阀体上方与散热器供水管连接的第二出水口；所述内部腔体设有变流道挡板，变流道挡板通过中心轴与电机连接；所述变流道挡板半侧在第一出口两侧间转动，相应的另半侧在第二出水口两侧之间转动，变流道挡板转动角度依靠电机控制。
2.根据权利要求1所述的变流道节温器，其特征在于：变流道节温器还包括控制单元，控制单元包括控制器和温度传感器，传感器测量冷却水体温度并将温度信号传递給控制器，控制器将接收到的冷却水体温度信号与设定温度进行比较，根据比较结果控制电机转动，从而控制变流道挡板的转动角度。
3.根据权利要求2所述的变流道节温器，其特征在于：所述控制器通过接收来自ECU的关于发动机工况的发动机点火信号、节气门开度信号调节控制器的设定温度。
4.根据权利要求3所述的变流道节温器，其特征在于：
当发动机启动时，控制器接收来自ECU的发动机点火信号，暂时调高设定温度；
当发动机全负荷运行时，控制器接收来自ECU的节气门开度信号，调低设定温度。
5.根据权利要求1-4任一所述的变流道节温器，其特征在于：电机根据控制器信号工作可以锁定或解锁。
6.根据权利要求5所述的变流道节温器，其特征在于：所述变流道挡板的三个状态分别为：
第一种状态：当流体温度高于设定温度时，传感器传递信号给控制单元，控制单元驱动电机带动挡板逆时针旋转一定角度，到达设定角度后锁定电机，流道发生改变，冷却水流经过新的流道流向散热器；
第二状态：当流体温度低于设定值之后，传感器传递信号给控制单元，控制单元将电机解锁，驱动电机反向带动挡板顺时针旋转，挡板回转一定角度后锁定，改变流道，冷却水通过新的流道流向水泵；
第三状态：挡板位置介于上述两种形态之间，冷却水按一定比例流向散热器和水泵。
7.根据权利要求1-4任一所述的变流道节温器，其特征在于：所述阀体左边内侧设有上下两个限位销，用于限制变流道挡板转动的最大角度。
8.根据权利要求1-4任一所述的变流道节温器，其特征在于：所述阀体上方设有用于固定的定位卡扣。
9.根据权利要求1-4任一所述的变流道节温器，其特征在于：所述阀体的入口和第一、第二出口分别通过密封圈与相应管道连接。
10.根据权利要求1-4任一所述的变流道节温器，其特征在于：所述转动轴设有后盖。
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