CN106194388B - 具有冷却液控制阀的发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有冷却液控制阀的发动机系统，其包括：筒形阀，其具有一侧敞开的管道结构并包括冷却液通道，该冷却液通道形成于从筒形阀的内周面到筒形阀的外周面的预设位置以使冷却液从其中经过；阀壳体，其配置为使得所述筒形阀能够旋转地布置在其中，并且该阀壳体具有连接至所述阀壳体以对应于所述冷却液通道的连接管道；阀门驱动装置；泵壳体，其布置在所述筒形阀的一个端部以对应于所述筒形阀的敞开侧，该泵壳体具有布置在其中的泵轮，并且联接至所述阀壳体；泵驱动装置，其布置为带动所述泵轮旋转；以及泵排出管路，其连接至所述泵壳体以将由所述泵轮泵送的冷却液传输到汽缸体。

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12月3日提交的韩国专利申请第10-2014-0172136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，其能够通过将冷却液控制阀布置在发动机的冷却液的入口侧，并将冷却液控制阀和冷却液泵联接，来简化冷却系统的总体布局并提高冷却液的控制稳定性。
背景技术
发动机利用燃油燃烧来产生旋转力，并且将剩余的能量作为热能排出。特别地，当冷却液在发动机、加热器以及散热器内循环时，冷却液吸收并排出热能。
当发动机的冷却液温度较低时，油的粘度会增加，从而加大摩擦力和燃油消耗量；并且废气的温度会缓慢地升高，从而延长了催化剂的激活时间，使得废气质量降低。此外，用于使加热器的功能正常化的时间会被延长，从而使得乘客或驾驶员感到寒冷。
如果发动机的冷却液的温度过高，会产生爆震，并且为了抑制爆震的产生而调整点火时间会降低性能。此外，如果润滑油的温度过高，润滑作用会变差。
因此，单个的冷却液控制阀已经被应用于控制多个冷却元件，以使得在特定的部位冷却液温度保持较高，而在另外的部位冷却液温度保持较低。
在这些冷却元件中，汽缸体和汽缸盖尤为重要，并且有关分别地冷却汽缸体和汽缸盖的技术的研究已经在进行。
虽然单个的冷却液控制阀已经被使用，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案和用于控制供应到发动机的冷却液的入口控制方案仍被普遍使用。
在冷却液温度的快速波动下出口控制方案会失效，温度控制的精度会下降，并且冷却液控制阀的耐久性会变差。
并且，对于入口控制方案，冷却液泵和冷却液控制阀一并安装在发动机的冷却液入口侧。当冷却液控制阀和冷却液泵安装在发动机的冷却液入口侧时，冷却系统的整体布局会变得复杂。
公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可包含的信息并不构成在本国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具有冷却液控制阀的发动机系统，其能够适当地应对冷却液温度的快速波动，提高温度控制的精度，并且能够利用阀壳体和泵壳体的联接结构来简化冷却系统的布局。
根据本发明的各个方面，一种具有冷却液控制阀的发动机系统可以包括：筒形阀，其具有一侧敞开的管道结构并包括冷却液通道，该冷却液通道形成于从筒形阀的内周面到筒形阀的外周面的预设位置以使冷却液从其中经过；阀壳体，其配置为使得所述筒形阀能够旋转地布置在其中，并且该阀壳体具有连接至所述阀壳体并对应于所述冷却液通道的连接管道；阀门驱动装置，其布置在所述阀壳体的一个端部以带动所述筒形阀旋转，从而连接所述连接管道和所述冷却液通道；泵壳体，其布置在所述筒形阀的一个端部以对应于所述筒形阀的敞开侧，该泵壳体具有布置在其中的泵轮，并且联接至所述阀壳体；泵驱动装置，其布置为带动所述泵轮旋转；以及泵排出管路，其连接至所述泵壳体以将由所述泵轮泵送的冷却液传输到汽缸体。
由所述泵轮泵送的冷却液可以通过所述泵排出管路供应到所述汽缸体，并且被供应到所述汽缸体的一部分冷却液可以被供应向布置在所述汽缸体上面的汽缸盖。
被供应到所述汽缸体的剩余部分的冷却液被供应向油冷器。
从所述汽缸盖排出的冷却液可以被分配到废气再循环(EGR)冷却器、加热器芯或散热器。
所述连接管道可以包括：第一连接管道，其配置为将从EGR冷却器和加热器芯排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧；第二连接管道，其配置为将从散热器排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧；以及第三连接管道，其配置为将从油冷器排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧。
所述筒形阀和所述泵轮可以布置为在水平方向上彼此毗邻。
所述筒形阀和所述泵轮可以布置为在垂直方向上彼此毗邻。
所述泵壳体和所述阀壳体可以整体地形成。
密封件可以介于所述阀壳体的内周面和所述筒形阀的外周面之间，从而所述密封件对应于所述连接管道。
所述EGR冷却器和所述加热器芯可以布置在单个冷却液管路中。
所述筒形阀和所述泵轮可以布置为使其旋转中心轴彼此对齐或垂直。
根据本发明各种实施方案，由于冷却液控制阀安装在发动机的冷却液入口侧，从而提高了冷却液的温度控制精度；并且由于冷却液控制阀和冷却液泵联接成作为单个模块配置，从而简化了冷却系统的布局。
此外，由于冷却液控制阀分别地冷却汽缸盖和汽缸体，并且分别地控制在EGR冷却器、加热器芯、油冷器以及散热器内循环的冷却液，因此能够提高控制效率和冷却系统的整体稳定性。
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、可插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(例如源于非石油的能源的燃料)。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内冷却液的整体流动的流程图。
图2为根据本发明的具有冷却液控制阀的示例性发动机系统的局部截面图。
图3为根据本发明的具有冷却液控制阀的示例性发动机系统的局部截面图。
图4为有关本发明的冷却液控制阀的局部截面图。
应当了解，附图并非按比例地绘制，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，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为显示了根据本发明各种实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统内冷却液的整体流动的流程图。
参考图1，发动机系统包括：冷却液控制阀100、汽缸盖110、汽缸体120、油冷器130、散热器140、加热器芯150、废气再循环(EGR)冷却器160以及冷却液泵170。
冷却液泵170与冷却液控制阀100整体地联接，并且泵送从冷却液控制阀100排出的冷却液以将冷却液供应到汽缸体120。
供应到汽缸体120的冷却液被分配到汽缸盖110，流经汽缸体的冷却液被排出到油冷器130，并且供应到汽缸盖110的冷却液被分配到EGR冷却器160、加热器芯150以及散热器140。加热器芯150和EGR冷却器160由单个冷却液管路连接。
此外，从加热器芯150和EGR冷却器160排出的冷却液、从油冷器130排出的冷却液以及从散热器140排出的冷却液再循环至冷却液控制阀100，以供冷却液泵170重新泵送。
因此，当冷却液控制阀100阻挡从加热器芯150和EGR冷却器160排出的冷却液时，冷却液不会循环至加热器芯150和EGR冷却器160；当冷却液控制阀100阻挡从油冷器130排出的冷却液时，冷却液不会循环至油冷器130和汽缸体120；并且当冷却液控制阀100阻挡从散热器140排出的冷却液时，冷却液不会循环至散热器140。
此外，当冷却液控制阀100阻挡从加热器芯150、EGR冷却器160以及散热器140排出的冷却液时，冷却液不会循环至汽缸盖110。
在本发明的各种实施方案中，加热器芯150用来利用暖循环冷却液加热车辆的内部空间；EGR冷却器160用来冷却从排气管路到进气管路循环的再循环废气；散热器140用来向外释放冷却液的热量；并且油冷器130用来冷却循环经过汽缸盖110或汽缸体120的油。
如上所述，冷却液控制阀100和冷却液泵170可以整体地联接以减少装配成本并简化布局。
此外，由于入口控制方案代替出口控制方案被应用到冷却液中，因此能够提高发动机的冷却液稳定性，并且由于在汽缸体120、汽缸盖110、EGR冷却器160、加热器芯150以及散热器140内循环的冷却液由单个冷却液控制阀100分别地进行控制，因此整个冷却系统能够被有效地控制。
图2为根据本发明的各种实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统的局部截面图。
参考图2，冷却液控制阀100包括筒形阀320、阀壳体302、电机壳体300、旋转轴315、第一连接管道240、第二连接管道242以及第三连接管道244，并且冷却液泵170包括泵壳体220、泵轮200、泵电机210以及泵排出管道230。
阀壳体302与泵壳体220整体地形成，其内安装有电机360的电机壳体300布置在阀壳体302的一个端部，并且筒形阀320安装在阀壳体302内。
筒形阀320具有管状结构，其中筒形阀320内部为空心且一侧敞开，并且冷却液通道321形成于从内周面到外周面的预设位置。如上所述，三条冷却液通道321可以形成于预设位置。
筒形阀320由旋转轴315连接至电机壳体300的电机360，并且布置为根据电机360的旋转相对于旋转轴315旋转。
泵轮200布置在与筒形阀320的另一端距离预设间隔处的泵壳体220内，并且泵电机210布置为带动泵轮200旋转。当泵轮200由泵电机210带动旋转时，筒形阀320内的当前冷却液被沿着泵轮200的径向吸收与泵送。
由泵轮200泵送的冷却液通过泵排出管道230被直接供应到汽缸体120的冷却液室。
根据本发明的各种实施方案，第一连接管道240、第二连接管道242以及第三连接管道244连接至阀壳体302以对应于冷却液通道321。第一连接管道240接收来自加热器芯150和EGR冷却器160的冷却液；第二连接管道242接收来自散热器140的冷却液；并且第三连接管道244接收来自油冷器130的冷却液。
此外，密封件324插置于阀壳体302的内周面与筒形阀320之间，以使得密封件324对应于第一、第二以及第三连接管道240、242及244，从而提高冷却液的控制精度。
如上所述，阀壳体302和泵轮200沿着水平方向布置，并且阀壳体302的一个敞开部分布置为与泵轮200毗邻，从而使泵轮200的引入口阻力最小化。
此处，泵轮200的旋转中心轴与筒形阀320的旋转中心轴对齐。此外，泵轮200的旋转中心轴与筒形阀320的旋转中心轴可以布置为平行，而非同轴。
图3为根据本发明的各种实施方案的具有冷却液控制阀的发动机系统的局部截面图。下面将描述与图2的各种实施方案的不同之处。
参考图3，电机壳体300、筒形阀320、泵轮200以及泵电机210沿着向上方向垂直地布置。
在本发明的各种实施方案中，泵电机210、泵轮200、筒形阀320以及电机壳体300可以沿着向上方向垂直地布置。
如上所述，由于阀壳体302和泵轮200沿着垂直方向布置，并且阀壳体302的上敞开部分布置为与泵轮200毗邻，从而使泵轮200的引入口阻力最小化。
此处，泵轮200的旋转中心轴与筒形阀320的旋转中心轴布置为彼此垂直。此外，泵轮200和筒形阀320可以布置为使得泵轮200的旋转中心轴与筒形阀320的旋转中心轴对齐。
如上所述，由于筒形阀320和泵轮200沿着垂直方向布置，整个冷却液泵170和冷却液控制阀100沿着长度方向垂直或水平地布置，从而联接至发动机的布局可以被不同地修改。
图4为有关本发明的冷却液控制阀的局部截面图。图4所示的冷却液控制阀是为了更好地理解本发明，并且根据本发明的冷却液控制阀的结构在某些部件上不同于先前所描述的实施方案中的冷却液控制阀结构。
参考图4，冷却液控制阀100包括其内安装有电机360的电机壳体300、由电机带动旋转的输出齿轮305以及由输出齿轮305带动旋转的从动轮310。从动轮310布置为带动筒形阀320旋转。
筒形阀320具有两端敞开的管状结构，并且具有形成于沿着其长度方向的中心部分的空间。由中心部分的空间通往外表面的冷却液通道321形成于筒形阀320内。
在其内安装有筒形阀320的阀壳体302中，第一入口管道325布置在阀壳体302的一个端部并且电机壳体300连接至阀壳体302的另一个端部。
在阀壳体302中，布置有连接至散热器140的散热器供应管道340、连接至汽缸盖的第二入口管道330以及连接至加热器的加热器供应管道335。
密封件324布置在筒形阀320的外周面上，散热器供应管道340的前端部插入到密封件324的内侧，并且弹性元件326将密封件324弹性地推向筒形阀320的外周面，从而形成密封结构。
控制单元根据运行状况(即冷却液温度、入口温度等等)来控制电机壳体300内的电机，以由输出齿轮305和从动轮310带动筒形阀320相对于旋转轴315旋转，所述旋转轴315沿着筒形阀320的中心轴在长度方向上布置。
此外，当筒形阀320的通道321对应于第一入口管道325或第二入口管道330时，冷却液流通。
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 (7)

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：
筒形阀，其具有一侧敞开的管道结构并包括冷却液通道，该冷却液通道形成于从筒形阀的内周面到筒形阀的外周面的预设位置以使冷却液从其中经过；
阀壳体，其中，所述筒形阀能够旋转地布置在该阀壳体中，并且该阀壳体包括连接至该阀壳体以对应于所述冷却液通道的连接管道；
阀门驱动装置，其布置在所述阀壳体的端部并连接至所述筒形阀以带动所述筒形阀旋转，从而选择性地流体连接所述连接管道和所述冷却液通道以使所述连接管道的冷却液通过所述冷却液通道而传输到汽缸体；
泵壳体，其布置在所述筒形阀的端部以对应于所述筒形阀的敞开侧，该泵壳体具有布置在其中的泵轮，并且联接至所述阀壳体；
泵驱动装置，其连接至所述泵轮并布置为带动所述泵轮旋转；以及
泵排出管路，其连接至所述泵壳体以将由所述泵轮泵送的冷却液传输到汽缸体，
其中，由所述泵轮泵送的冷却液通过所述泵排出管路供应到所述汽缸体，并且被供应到所述汽缸体的部分冷却液被供应向布置在所述汽缸体上面的汽缸盖，被供应到所述汽缸体的剩余部分的冷却液被供应向油冷器，从所述汽缸盖排出的冷却液被分配到废气再循环冷却器、加热器芯或散热器，
所述连接管道包括：
第一连接管道，其配置为将从废气再循环冷却器和加热器芯排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧；
第二连接管道，其配置为将从散热器排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧；以及
第三连接管道，其配置为将从油冷器排出的冷却液供应到所述阀壳体的内侧,
当仅通过筒形阀的旋转，冷却液控制阀阻挡从加热器芯和废气再循环冷却器排出的冷却液时，冷却液不会循环至加热器芯和废气再循环冷却器；当冷却液控制阀阻挡从油冷器排出的冷却液时，冷却液不会循环至油冷器和汽缸体；当冷却液控制阀阻挡从散热器排出的冷却液时，冷却液不会循环至散热器；当冷却液控制阀阻挡从加热器芯、废气再循环冷却器以及散热器排出的冷却液时，冷却液不会循环至汽缸盖。
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，其中，所述筒形阀和所述泵轮的旋转轴布置为在水平方向上彼此毗邻。
3.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述筒形阀和所述泵轮的旋转轴布置为在垂直方向上彼此毗邻。
4.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述泵壳体和所述阀壳体整体地形成。
5.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，密封件介于所述阀壳体的内周面和所述筒形阀的外周面之间，以使得所述密封件对应于所述连接管道。
6.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述废气再循环冷却器和所述加热器芯布置在单个冷却液管路中。
7.根据权利要求1所述的具有冷却液控制阀的发动机系统，其中，所述筒形阀和所述泵轮布置为使其旋转中心轴彼此同轴地对齐或垂直。
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