CN105673217A - 用于发动机的温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于发动机的温度控制装置，其可以包括空气加热器和阀门装置，其中，所述空气加热器配置为借由发动机冷却水流来对被引入到节气门的空气进行加热；所述阀门装置配置为在设定的温度范围或者更高时切断流过所述空气加热器的发动机冷却水流，而不被供应有单独的控制信号。本发明的优点在于：其能够避免当混合有EGR气体的空气流过节气门时由于应用了EGR的发动机中的水分冻结所引起的活门片的运动受阻现象的出现，从而在确保发动机的平稳与稳定的工作性能的同时，避免流过节气门的空气被过度地加热，从而防止发动机的加注效率被不必要地降低。

Description

用于发动机的温度控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的温度控制装置，更具体地，涉及一项对应用了排放气体再循环(EGR)的发动机的节气门体的温度进行控制的技术。
背景技术
在应用了EGR的发动机中(该EGR将发动机的排放气体再循环至发动机的进气系统的节气门体的前端)，当进气系统接收到的空气的温度为零下温度时(像在冬季)，会出现再循环至发动机的进气系统的EGR气体中包含的水分由于与零度以下的空气相遇而冻结的现象，其中，这种冻结现象会阻碍节气门体中所包括的活门片的旋转，由此引发使得难以平稳地控制被引入发动机的燃空混合气(fuel-airmixture)的异常现象，降低发动机的输出等等。
通常，发动机接收到的燃空混合气或者空气需要以低温的状态(如果可以在不发生上述由于冻结现象所引起的副作用的范围之内)供应至发动机，以提高发动机的加注效率(fillingefficiency)，从而实现发动机的较大输出。
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
本发明的各个方面致力于提供一种用于发动机的温度控制装置，其可以避免当混合有EGR气体的空气流过节气门时由于应用了EGR的发动机中的水分冻结所引起的活门片的运动受阻现象的出现，从而在确保发动机的平稳和稳定的工作性能的同时，避免流过节气门的空气被过度地加热，从而防止发动机的加注效率被不必要地降低。
根据本发明的各个方面，一种用于发动机的温度控制装置可以包括空气加热器和阀门装置，所述空气加热器配置为借由发动机冷却水流来对被引入到节气门的空气进行加热，所述阀门装置配置为在设定的温度范围或者更高的时切断流过所述空气加热器的发动机冷却水流，而并不被供应有单独的控制信号。
所述空气加热器可以设置在排放气体再循环(EGR)通道连接至发动机的进气管道的位置与连接至进气管道的设置节气门的活门片的设置位置之间，其中，EGR气体经由所述EGR通道来供应。
所述进气管道的第一端可以联接至节气门体(在该节气门体内设置有节气门)，并且所述空气加热器可以整体地形成于联接至所述节气门体的所述进气管道的第一端。
所述空气加热器可以包括加热通道、供应端口以及排出端口，其中，所述加热通道在所述进气管道的第一端内形成为弧形，以在包围被引入到节气门体的空气的外周的同时提供冷却水流；所述供应端口设置在所述进气管道的第一端，以将冷却水供应至所述加热通道；所述排出端口设置在所述进气管道的第一端，以将经过所述加热通道的冷却水排出。
所述空气加热器可以联接于所述进气管道的端部与所述节气门体之间并且可以包括加热适配器，所述加热适配器的中心设置有气孔，空气经由该气孔从所述进气管道通向所述节气门体，并且所述加热适配器可以设置有加热通道，以在包围所述气孔的外周的同时使冷却水流过，并且所述加热适配器可以设置有供应端口和排出端口，所述供应端口将冷却水供应至所述加热通道，所述排出端口将经过所述加热通道的冷却水排出。
所述加热适配器可以整体地设置有延伸管道，所述延伸管道伸出为从所述气孔的边缘部分插入至所述节气门体，以在较长的时间段内对流过所述气孔的空气进行加热，同时利用传导来增加至所述节气门的热量传递。
所述空气加热器可以整体地设置于节气门体内的节气门的上游侧。
所述阀门装置可以包括节温器，当冷却水的温度低于设定的温度范围时，所述节温器切断经由发动机通道从发动机排出的冷却水在散热通道中朝向散热器的流动；并且当冷却水的温度超过设定的温度范围时，所述节温器对来自发动机通道的冷却水经过旁通通道同时绕过散热器的流动进行切断，所述旁通通道用于将冷却水直接供应至水泵。
所述节温器(该节温器为阀门装置)可以配置为：在冷却水的温度超过设定的温度范围的情况下，当第二阀切断旁通通道时，所述节温器切断循环通道，其中，所述循环通道可以用于将流过空气加热器的冷却水经由所述循环通道供应至旁通通道，所述旁通通道可以用于经由所述旁通通道将冷却水直接供应至水泵。
所述循环通道可以形成为与阀座的表面相连通，在所述节温器的第二阀切断旁通通道时，所述第二阀坐落在阀座上。
所述发动机可以为利用压缩天然气(compressednaturalgas，CNG)作为燃料的压缩天然气(CNG)发动机；并且所述空气加热器可以设置为被供应有流过空气压缩机以冷却空气压缩机的冷却水，以对供应至所述节气门的空气进行加热，所述空气压缩机对待被用于车辆中的空气进行压缩；流过所述空气加热器和所述阀门装置的冷却水可以被直接供应至水泵，所述水泵配置为向发动机泵送冷却水；并且所述空气压缩机设置为被供应有流过所述发动机的冷却水。
除了所述空气加热器之外，流过所述空气压缩机的冷却水还可以被供应至燃料加热器，所述燃料加热器配置为加热待供应至发动机的CNG，并且流过所述燃料加热器的冷却水被传输至水泵。
根据本发明的各个方面，一种用于发动机的节温器可以包括第一阀、第二阀以及循环端口，其中，所述第一阀配置：为当冷却水的温度低于设定的温度范围时切断从发动机通道至散热通道的通道，所述散热通道可以用于将经由发动机通道从发动机排出的冷却水经由所述散热通道供应至散热器；所述第二阀配置为与所述第一阀连锁，并且配置为当冷却水的温度超过设定的温度范围时切断从发动机通道至旁通通道的通道，所述旁通通道可以用于将经由发动机通道从发动机排出的冷却水经由所述旁通通道直接供应至水泵；所述循环端口具有在所述第二阀的阀座的表面上开口的端部，以经由与发动机通道独立的通道来传输从发动机排出的冷却水，并且允许冷却水流入旁通通道，然后一旦所述第二阀切断所述旁通通道，则立即切断所述旁通通道中的冷却水的流动。
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为图示了本发明所应用到的压缩天然气(CNG)发动机的一部分的示意图。
图2为图示了从图1的顶部观察时的进气管道、节气门体以及进气歧管的示意图。
图3为图示了沿着图2的线III-III所呈现的横截面以及节气门体从进气管道分离的状态的示意图。
图4为图示了根据本发明的空气加热器的示意图。
图5为图示了本发明所应用到的CNG发动机的冷却水循环系统以及空气加热器加热空气的状态的示意图。
图6为图示了与图5相比，空气加热器不加热空气的状态的示意图。
图7为根据本发明的节温器(thermostat)结构的示意图，并图示了在空气加热器加热空气的情况下的节温器的状态。
图8图示了与图7相比，在空气加热器不加热空气的情况下的节温器的状态。
应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本发明所公开的本发明的具体设计特征(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，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。
参考图1至图8，根据本发明的各种实施方案的用于发动机的温度控制装置包括空气加热器1和阀门装置30，空气加热器1设置为利用发动机冷却水流来对被引入到节气门的空气进行加热，阀门装置30设置为切断在设定或者更高的温度范围内的流过空气加热器1的发动机冷却水流，而不被提供有单独的控制信号。
在该配置中，空气加热器1设置在EGR通道3(EGR气体经由EGR通道3来提供)连接至发动机E的进气管道5的位置与连接至进气管道5的节气门7的活门片安装的位置之间。
即，虽然EGR气体在零下温度的空气经由进气管道5引入的情况下被混合，但是空气加热器1会对空气进行加热，以防止节气门7的活门片冻结，从而预防各种副作用(例如由于活门片的运动受到妨碍而出现的发动机E的输出的降低等等)；并且在发动机E被充分地预热以消除节气门7的冻结问题的情况下，阀门装置30会切断空气加热器1的冷却水流，从而避免引入发动机E的空气被不必要地加热，进而防止由于接收空气的温度上升而降低发动机E的加注效率(fillingefficiency)。
如图2和图3所示，进气管道5的一端与节气门体9(节气门体9设置于节气门7)联接；节气门体9连接至进气歧管11，接收的空气经由进气歧管11分配到发动机E的每个燃烧室；并且空气加热器1整体地形成于与节气门体9联接的进气管道5的一端。
在该配置中，空气加热器1配置为包括加热通道13、供应端口15以及排出端口17，其中，加热通道13在进气管道5的端部内形成为弧形，以在包围被引入到节气门体9的空气的外周的同时提供冷却水流；供应端口15设置在进气管道5的端部，以将冷却水供应至加热通道13；排出端口17设置在进气管道5的端部，以将冷却水经由加热通道13排出。
因此，发动机冷却水经由供应端口15引入，从而流过进气管道5的端部的同时在加热通道13中流动以加热被传输至节气门7的空气，并且经由排出端口17排出。
并且，空气加热器1可以配置为如图4中所示的单独部分，并且图4中的空气加热器1联接于进气管道5的端部与节气门体9之间，并且配置为加热适配器(heatingadapter)19，加热适配器19的中心设置有气孔21，空气经由气孔21从进气管道5通向节气门体9。
在该配置中，加热适配器19设置有加热通道13，以在包围气孔21的外周的同时提供冷却水流，并且加热适配器19设置有供应端口15和排出端口17，供应端口15将冷却水供应至加热通道13，排出端口17将冷却水经由加热通道13排出。
此外，加热适配器19整体地设置有延伸管道23，该延伸管道23伸出为从气孔21的边缘部分插入至节气门体9，以在较长的时间段内对流过气孔21的空气进行加热，同时增加利用传导而传递至节气门7的热量，从而使得空气的加热效应与对节气门7自身的加热最大化。
虽然图中未示出，但是根据空气加热器1的各种实施方案，空气加热器1可以整体地设置于节气门体9内的节气门7的上游侧。
即，发动机冷却水配置为整体地流过如上所述的供应端口、加热通道、排出端口等等，以在流过节气门体9自身的同时提前加热流过节气门7的空气。
并且，阀门装置30配置为节温器31，当冷却水的温度低于设定的温度范围时，节温器31切断经由发动机通道25从发动机E排出的冷却水在散热通道27中朝向散热器R的流动；当冷却水的温度超过设定的温度范围时，节温器31对来自发动机通道25的冷却水经过旁通通道29同时绕过散热器R的流动进行切断，旁通通道29可以用于将冷却水直接供应至水泵(W/P)。
即，蜡式节温器31等等根据冷却水的温度来使蜡式节温器31内的石蜡膨胀与收缩而不需要应用来自控制装置(例如控制器)的单独的控制信号，从而控制冷却水流。本发明的各种实施方案配置为连同节温器31一起控制流过空气加热器1的冷却水流。
即，节温器31通常配置为包括第一阀33和第二阀35，第一阀33配置为当冷却水的温度低于设定的温度范围时切断从发动机通道25至散热通道27的通道(散热通道27可以用于将经由发动机通道25从发动机E排出的冷却水经由散热通道27供应至散热器R)；第二阀35配置为与第一阀33连锁，并且配置为当冷却水的温度超过设定的温度范围时切断从发动机通道25至旁通通道29的通道(旁通通道29可以用于将经由发动机通道25从发动机E排出的冷却水经由旁通通道29直接供应至水泵W/P)；除了前述部件之外，本发明的各种实施方案中使用的节温器31包括循环端口37，该循环端口37的具有在第二阀35的阀座36的表面上开口的端部，以经由与发动机通道25独立的通道来传输从发动机E排出的冷却水，并且使得冷却水在旁通通道29中流动，然后一旦第二阀35切断旁通通道29，则立即切断冷却水在旁通通道29中的流动。
因此，当冷却水的温度超过设定的温度范围时，如果第二阀35切断旁通通道29(冷却水经由该旁通通道29直接供应至水泵W/P)，则节温器31(该节温器31为阀门装置30)形成为允许循环通道39与阀座36的表面连通(在第二阀35切断旁通通道29时，第二阀35坐落在阀座36上)，并且由此节温器31配置为随同第二阀35而一起切断循环通道39(循环通道39可以用于将流过空气加热器1的冷却水经由该循环通道39供应至旁通通道29)。
在该配置中，循环端口37构成了循环通道39的一部分，并且是表示了配置在节温器31中的循环通道39的一部分，循环通道39是指从空气加热器1的排出端口17到达循环端口37的冷却水通道。
同时，节温器31的设定温度范围可以设定为例如82℃至92℃。在这种情况下，当冷却水的温度低于82℃时，第一阀33切断散热通道27，以阻止经由发动机通道25从发动机E排出的冷却水被供应至散热通道27，并且将冷却水经由旁通通道29直接供应至水泵W/P，以将冷却水再次循环至发动机E；当冷却水的温度超过82℃时，第一阀33开始打开并且连锁至第一阀33的第二阀开始关闭；当冷却水的温度到达92℃时，第二阀35完全关闭，从而切断从发动机通道25至旁通通道29的通道。根据本发明的各种实施方案，与此同时切断循环通道39，并且空气加热器1的冷却水的流动停止。
根据图1、图5以及图6中所示的本发明的各种实施方案，发动机E为利用压缩的天然气作为燃料的压缩天然气(CNG)发动机，空气加热器1安装为被供应有为冷却空气压缩机41而流过空气压缩机41的冷却水，从而对供应至节气门7的空气进行加热，空气压缩机41对待被用于车辆中的空气进行压缩，流过空气加热器1与节温器31(该节温器31为阀门装置30)的冷却水被直接供应至水泵W/P(该水泵W/P将冷却水泵送至发动机E)，并且空气压缩机41安装为被供应有流过发动机E的冷却水。
除了空气加热器1之外，流过空气压缩机41的冷却水还被供应至燃料加热器43，燃料加热器43加热待供应至发动机E的CNG，并且流过燃料加热器43的冷却水被传输至水泵W/P。
下面将参考图5和图6描述具有如上所述配置的本发明的动作。
图5的状态为发动机E未充分地预热并且EGR气体内的水分可能被接收的冷空气冻结的状况，而图5图示了空气加热器1对被供应向节气门7的空气进行加热以防止冻结的状况，图5呈现了下列状态：其中，从发动机E排出的冷却水经由旁通通道29供应至水泵W/P；并且，从发动机E排出并且流过空气压缩机41和空气加热器1的冷却水通过相继地流过循环通道39和旁通通道29而循环至水泵W/P。
在该状态下，被供应有来自发动机E的热量并且被排出的冷却水在对空气压缩机41进行冷却的同时被额外地供应热量并且被加热，然后被供应至空气加热器1，从而以相对较高的温度加热待提供至节气门7的空气，进而更有效地防止节气门7的冻结问题。
图6图示了当发动机E被充分地预热之后的状况。在该状况下，由于发动机E提前产生了充分的热量，因此不存在节气门7(其与发动机E室内的发动机E毗邻地设置)冻结的风险。当然，当空气加热器1对被接收至发动机E的空气进行加热时，发动机的加注效率会降低，因此图6图示了一种防止加注效率降低的状况。
即，发动机E被充分地预热以允许第二阀35切断旁通通道29，并且图6处于下列状况：从发动机E排出的所有的冷却水经由散热通道27流过散热器R，并且然后循环至水泵W/P，由于循环通道39也被第二阀35切断，所以空气加热器1不再被供应有传输热量的冷却水，从而不再对经由节气门7供应至燃烧室的空气进行加热。
然而，即使在这种情况下，空气压缩机41也被连续地供应冷却水，从而被冷却。在这种状况下，流过空气压缩机41的冷却水经由燃料加热器43循环至水泵W/P，因此空气压缩机41被连续地冷却。
根据本发明的各种实施方案，可以避免当混合有EGR气体的空气流过节气门时由于应用了EGR的发动机中的水分冻结所引起的活门片的运动受阻现象的出现，从而在确保发动机的平顺性与稳定的工作性能的同时，防止流过节气门的空气被过度地加热，从而避免发动机的加注效率被过度地降低。
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 (13)

1.一种用于发动机的温度控制装置，包括：
空气加热器，其配置为借由发动机冷却水流来对被引入到节气门的空气进行加热；以及
阀门装置，其配置为在设定的温度范围或者更高时切断流过所述空气加热器的发动机冷却水流，而并不被供应有单独的控制信号。
2.根据权利要求1所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述空气加热器设置在排放气体再循环通道连接至发动机的进气管道的位置与连接至进气管道的节气门的活门片的设置位置之间，其中，排放气体再循环气体经由所述排放气体再循环通道来供应。
3.根据权利要求2所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述进气管道的第一端联接至节气门体，在所述节气门体内设置有节气门；并且
所述空气加热器整体地形成于联接至所述节气门体的所述进气管道的第一端。
4.根据权利要求3所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述空气加热器包括：
加热通道，其在所述进气管道的第一端内形成为弧形，以在包围被引入到节气门体的空气的外周的同时提供冷却水流；
供应端口，其设置在所述进气管道的第一端，以将冷却水供应至所述加热通道；以及
排出端口，其设置在所述进气管道的第一端，以将经过所述加热通道的冷却水排出。
5.根据权利要求2所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述空气加热器联接于所述进气管道的端部与节气门体之间并且包括加热适配器，所述加热适配器的中心设置有气孔，空气经由该气孔从所述进气管道通向所述节气门体，并且
所述加热适配器设置有加热通道，以在包围所述气孔的外周的同时允许冷却水流过，并且所述加热适配器设置有供应端口和排出端口，所述供应端口将冷却水供应至所述加热通道，所述排出端口将经过所述加热通道的冷却水排出。
6.根据权利要求5所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述加热适配器整体地设置有延伸管道，所述延伸管道伸出为从所述气孔的边缘部分插入至所述节气门体，以在较长的时间段内对流过所述气孔的空气进行加热，同时利用传导来增加至所述节气门的热量传递。
7.根据权利要求2所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述空气加热器整体地设置于节气门体内的节气门的上游侧。
8.根据权利要求1所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述阀门装置包括节温器，当冷却水的温度低于设定的温度范围时，所述节温器切断经由发动机通道从发动机排出的冷却水在散热通道中朝向散热器的流动；并且当冷却水的温度超过设定的温度范围时，所述节温器对来自发动机通道的冷却水经过旁通通道同时绕过散热器的流动进行切断，所述旁通通道用于将冷却水直接供应至水泵。
9.根据权利要求8所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述节温器为阀门装置，所述节温器配置为：在冷却水的温度超过设定的温度范围的情况下，当第二阀切断旁通通道时，所述节温器切断循环通道，所述旁通通道能够用于经由所述旁通通道将冷却水直接供应至水泵，所述循环通道能够用于将流过空气加热器的冷却水经由所述循环通道供应至旁通通道。
10.根据权利要求9所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述循环通道形成为与阀座的表面相连通，在所述节温器的第二阀切断旁通通道时所述第二阀坐落在阀座上。
11.根据权利要求1所述的用于发动机的温度控制装置，其中，所述发动机为利用压缩天然气作为燃料的压缩天然气发动机，
所述空气加热器设置为被供应有流过空气压缩机以冷却空气压缩机的冷却水，从而对供应至所述节气门的空气进行加热，所述空气压缩机对待被用于车辆中的空气进行压缩，
流过所述空气加热器和所述阀门装置的冷却水被直接供应至水泵，所述水泵配置为向发动机泵送冷却水，并且
所述空气压缩机设置为被供应有流过所述发动机的冷却水。
12.根据权利要求11所述的用于发动机的温度控制装置，其中，除了所述空气加热器之外，流过所述空气压缩机的冷却水还被供应至燃料加热器，所述燃料加热器配置为加热待供应至发动机的压缩天然气，并且
流过所述燃料加热器的冷却水被传输至水泵。
13.一种用于发动机的节温器，包括：
第一阀，其配置为，当冷却水的温度低于设定的温度范围时切断从发动机通道至散热通道的通道，所述散热通道能够用于将经由发动机通道从发动机排出的冷却水经由所述散热通道供应至散热器；
第二阀，其配置为与所述第一阀连锁，并且配置为当冷却水的温度超过设定的温度范围时切断从发动机通道至旁通通道的通道，所述旁通通道能够用于将经由发动机通道从发动机排出的冷却水经由所述旁通通道直接供应至水泵；以及
循环端口，其具有在所述第二阀的阀座的表面上开口的端部，以经由与发动机通道独立的通道来传输从发动机排出的冷却水，并且允许冷却水流入旁通通道，然后一旦所述第二阀切断所述旁通通道，则立即切断所述旁通通道中的冷却水的流动。
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