CN106661999A - 用于热力发动机的冷却液以及用于发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂的罐，以及包括所述罐的回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于为机动车辆的热力发动机储存冷却液以及发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂的罐，以及用于所述发动机的冷却和热控制的回路。所述罐(1)由隔热外壁(2)界定，隔热外壁包括用于所述液体的入口(31)和出口(32)，罐包括壁的内侧上的加热构件(3a)，该加热构件能够对该液体进行预加热以对车辆进行冷启动。根据本发明，罐包括用于该液体的设置有所述入口和所述出口的第一隔室(3)，罐还包括至少一个其他隔室(4，5)，该至少一个其他隔室适于储存发动机润滑剂或传动装置润滑剂并且通过处于第一隔室的下部区域中的水密隔板(6)与第一隔室隔开，所述隔室各自包含作为加热构件的至少一个局部加热构件(3a，4a，5a)。

Description

用于热力发动机的冷却液以及用于发动机润滑剂和/或传动 装置润滑剂的罐，以及包括所述罐的回路
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的热力发动机的冷却液以及发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂的储存罐，以及用于该发动机的冷却和加热调节的回路。本发明通常应用于所有机动交通工具的冷却液以及发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂的温度控制，机动交通工具包括内部燃烧热力发动机(尤其是用于可以是汽车的陆地交通工具(例如载客汽车和/或重型卡车)、铁路、海运或河运的交通工具)以及进一步结合有电力发动机或蓄电池的混合动力车辆，该电力发动机或蓄电池尤其用于对混合动力车辆的热力发动机进行预加热(在电力发动机上进行启动，热力发动机进行预加热，然后对热力发动机进行启动)，以对车辆的乘客舱或任何其他部件或系统(例如，电池或电力系统)进行预加热。
背景技术
从文献US-A-6 102 103和US-B2-8 191 618中已知：对机动车辆的热力发动机的冷却液进行重新加热以通过使用具有热绝缘外壁的填充有相变材料(MCP)的罐来用于车辆的发动机冷启动，该相变材料与具有设置有翼片的导管的热交换器接触。
已存在的冷却和加热调节回路的一个主要缺点在于缺乏允许简单且容易地对用于热力发动机的发动机润滑剂和传动装置润滑剂的温度进行控制的构件或者在对冷却液进行重新加热的同时对那些润滑剂进行重新加热的构件。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种罐，该罐适于将机动车辆的热力发动机的冷却液储存在发动机的冷却和加热调节回路内，该罐具体通过能够以均匀地温度保持冷却液以及发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂并将这些流体预加热到一个或数个预先确定的温度而不论发动机是热的还是冷的来尤其解决该缺点，由隔热外壁界定的罐包括用于该液体的入口和出口，罐包括壁内部的加热构件，该加热构件能够对该液体进行预加热以用于车辆的发动机冷启动。
为此，根据本发明的罐包括用于冷却液的设置有所述入口和所述出口的第一隔室，该罐还包括至少一个其他隔室，该至少一个其他隔室适于储存发动机的润滑剂或传动装置润滑剂(即用于发动机油的其他隔室和/或用于传动装置油的其他单独的隔室)并且通过处于所述第一隔室的下部区域中的密封隔板与第一隔室隔开，所述第一隔室和所述至少一个其他隔室各自包含作为加热构件的至少一个局部加热构件。
“密封隔板”在本说明书的含义内是指相对于位于所述隔板两侧上的不同流体完全密封的隔板。具体地，将所述至少一个其他隔室和所述第一隔室隔开的密封隔板相对于冷却液和发动机润滑剂或传动装置润滑剂是密封的。
根据本发明的一个有利的示例性实施例，所述至少一个局部加热构件包括至少一种相变材料(MCP)，并规定该局部加热构件可根据隔室而互不相同。
然而，将注意到，例如，其他局部加热构件可非限制性地通过化学方法和/或耐火材料而被用作MCP的替代性实施例或MCP的附加实施例。
在根据本发明的罐中能用的相变材料包括但不限于诸如为硬脂酸的脂肪酸，并规定能够使用若干饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸的混合物，该混合物例如包括硬脂酸。然而，将注意到，还可使用例如从水合盐或金属盐、石蜡和/或聚烯烃当中选择的MCP。
将注意到，根据本发明的被隔开的单件式罐的处于发动机的冷却和加热调节回路中的内含物在使用该热力发动机重新启动车辆时允许冷却液、发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂的重新加热的令人满意的热调节。实际上，在热力发动机被停止后，冷却液在某段时间内处于大约70℃到90℃的相对较高的温度，这引起所述融化的MCP或每个融化的MCP将热量释放到相应的流体中，因而相应的流体在热力发动机被重新启动时已经相对较热。与在冷式发动机中观察到的相比，这尤其导致排气装置中的二氧化碳排放量以及燃料过度消耗的减小。同样地，对发动机油和/或传动装置油的重新加热允许车辆的热力发动机的最佳运行。
还将注意到，根据本发明的罐可包括用于冷却液并且可选地用于发动机润滑剂和/或不同于所述至少一种相变材料的润滑剂的辅助的加热或预加热构件，例如，这些辅助构件包括电阻，该电阻被直接容置在所述第一隔室中以对冷却液进行(预)加热和/或该电阻被容置在其他隔室中以对发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂进行(预)加热。
根据本发明的另一特征，所述第一隔室可至少部分地沿大体竖直的方向延伸，并且所述至少一个其他隔室可整体在所述第一隔室下方沿大体水平的方向延伸。
根据本发明的一个尤其有利的实施例，罐包括两个其他的所述隔室，该两个其他的所述隔室分别由适于储存所述发动机润滑剂的第一其他隔室以及适于储存所述传动装置润滑剂的第二其他隔室构成，该第一其他隔室和第二其他隔室各自包含所述至少一种相变材料并且通过另一密封隔板彼此隔开。
如以上的关于所述密封隔板的解释说明，所述其他密封隔板相对于传动装置润滑剂和发动机润滑剂均是密封的。
将注意到，相对于未安装有根据本发明的罐的发动机隔室来说，根据本发明的集成在发动机隔室中的罐能够将流体(即，发动机润滑剂和传动装置润滑剂)的数量保持在准恒定(quasi-constant)的体积。
还更为有利的是，所述第一其他隔室和/或所述第二其他隔室能够通过所述密封隔板与所述第一隔室隔开，所述密封隔板由所述第一隔室的下表面构成，罐能够整体具有L形或倒置的T形。
优选地，所述其他密封隔板大体上垂直于所述第一密封隔板。
根据本发明的另一特征，所述密封隔板和所述其他密封隔板可各自适于产生热桥以至少以一个均匀的温度保持冷却液、所述发动机润滑剂以及所述传动装置润滑剂。
有利地，所述密封隔板和所述其他密封隔板可具有热渗透性以适于产生这些热桥(即，热桥从隔板的设计和材料中获得)和/或穿过这些隔板的热管(即，这些热桥从这些热管中获得，这允许隔室之间的热交换)。
根据本发明的另一特征，所述第一隔室和所述至少一个其他隔室可分别设置有用于所述至少一种相变材料的支撑结构，这些支撑结构能够被固定至所述外壁并且与所述冷却液以及所述发动机润滑剂和/或传动装置润滑剂相容。
有利地，所述支撑结构可包括具有封闭端部的中空导管，该中空导管包含所述至少一种相变材料。
根据本发明的另一特征，罐可进一步包括形成扩张和脱气容器的构件，该形成扩张和脱气容器的构件位于罐的在所述第一隔室上方形成的上部区域中。
根据本发明的另一特征，罐的所述外壁可包括两个封闭件以及超隔热气凝胶，该超隔热气凝胶被布置在这些封闭件之间，并且可选地，该超隔热气凝胶与真空结合。
作为该气凝胶的替代性实施例，将注意到，热绝缘可通过真空、简单的热绝缘体和/或辐射反射涂层而在这两个密封件之间完成。
然而，将注意到，其他的超绝缘外壁结构可被使用以用于冷却液、发动机润滑剂以及可选地用于传动装置润滑剂以与罐外部的环境完全地热绝缘。
有利地，所述外壁可至少部分地具有例如为圆形的圆的横截面，以给予所述外壁回转的几何形状(即，圆柱形或球形)。
将注意到，有利地，根据本发明的罐的该特定的几何结构使得能够给予其相对于来自抽吸或真空的负压的令人满意的强度。
根据本发明的用于机动车辆的热力发动机的冷却和加热调节的回路本质上包括热力发动机、被连接至加热系统的恒温箱、通过环路被连接至所述发动机和所述箱的冷却液罐、以及所述发动机的散热器，并且该回路的特征在于，罐为上文中限定的罐。
根据本发明的另一特征，所述第一隔室可位于热力发动机的后方并且大体上遍及热力发动机的整个高度。
根据本发明的另一特征，所述至少一个其他隔室可位于热力发动机的下方，并且遍及热力发动机的至少部分的长度。
储存在根据本发明的罐中的流体可通过重力到达它们的容器，如果适用，诸如为提升泵的移动构件能够被使用以将流体返回至它们各自的回路。
如在本说明书的前序部分中说明的，将注意到，储存在根据本发明的罐中的、以及在所述冷却和加热调节回路中流通的冷却液可进一步被用于对电力发动机或配备混合动力车辆的蓄电池进行冷却。
附图说明
通过阅读本发明的以示例性和非限制性提供的若干示例性实施例的以下说明，本发明的其他特征、优点和细节将显现，该说明参考附图完成，在附图中：
图1为根据本发明的一个示例的罐的沿机动车辆的纵向平面从其发动机隔室的后部延伸到前部的竖直的示意性截面视图，所述罐包括第一隔室和两个其他的相邻隔室，
图2为根据本发明的如图3所示的一个替代性实施例的发动机隔室的(左)侧视图，
图3为图2的发动机隔室的侧部透视和俯视图，
图4为图3的发动机隔室的俯视图，
图5为图3的发动机隔室的后视图，
图6为图3的发动机隔室的仰视图，
图7为冷却和加热调节回路的框图，示出了其在冷的液体冷却剂罐启动时的运行，
图8为根据图7的冷却回路的框图，示出了其在该液体冷却剂罐启动时的运行，该液体冷却剂罐是热的并以低于100℃的温度运行，
图9为根据图7的冷却回路的框图，示出了其在液体冷却剂罐启动时的运行，该液体冷却剂罐是热的并以高于100℃的温度运行，以及
图10为根据本发明的冷却回路的框图，示出了根据本发明的冷的罐启动时的运行，以及由该罐产生的发动机润滑剂的温度的加热调节。
具体实施方式
在图1中示出的单件式的罐1由外壁2界定，外壁2沿竖直截面大体上形成倒置的非对称的T，该罐：
-在外壁的形成T的向下冲程并位于车辆的引擎盖内部的发动机隔室的后部处的竖直部分中具有第一隔室3，第一隔室3容纳车辆的热力发动机的冷却液，第一隔室3具有用于液体的入口31和出口32并设置有用于所述液体的局部(预)加热构件3a，以及
-在外壁的形成T的倒置的顶端并且从发动机隔室的后部延伸到前部的水平部分中具有两个其他隔室4和5，该两个其他隔室4和5各自具有入口41、51和出口42、52并且分别设置有局部(预)加热构件4a和5a，该两个其他隔室4和5包括容纳发动机油的后隔室4以及容纳传动装置油的前隔室5。
可选地，每个入口41、51设置有电磁阀以在发动机停止后通过重力将相应的油朝向隔室4、5转移。同样可选地，每个出口42、52设置有用于将所讨论的油再注入到相应的油回路中的构件，该构件诸如为设置有软管的提升泵。
根据本发明，第一隔室3通过密封水平隔板6与隔室4和5密封地隔开，隔室4和5通过密封竖直隔板7而彼此隔开。例如，局部(预)加热构件3a、4a、5a各自包括一种或多种相变材料(MCP)3a、4a、5a，可选地，该一种或多种相变材料(MCP)3a、4a、5a与其他辅助(预)加热构件(诸如为电阻)结合。有利地，这些MCP 3a、4a、5a被具有封闭端部的中空导管3b、4b、5b支撑，该中空导管3b、4b、5b的封闭端部被固定至三个密封隔室3、4和5中的每一个的壁2的内表面(这些接纳MCP的导管仅在图1的示图中部分地示出)。
此外，图1的该示例中的罐1包括扩张和脱气容器8，该扩张和脱气容器8位于上隔室3的顶部并通过隔板9与上隔室3隔开。
在图2至图6的替代性实施例中，根据本发明的罐1′具有其外壁2′，该外壁2′大体上稍微呈L(或者非对称的倒置的T)的形状，如图2所示，该罐在发动机隔室的后部具有容纳冷却液的第一隔室3′，该第一隔室整体从扩张和脱气容器8′竖直地延伸到容纳发动机油的隔室4′(该扩张容器8′通过隔板9′与隔室3′隔开)。该隔室4′通过密封水平隔板6′与隔室3′隔开，该隔室4′整体水平地从后向前延伸直至容纳传动装置油的前隔室5′，该隔室4′通过另一大体竖直的密封隔板7′而与前隔室5′隔开。
将注意到，出于清晰的原因，传动装置(包括齿轮箱)在图2至图6中的发动机隔室中未示出，但该传动装置实际上在发动机10的位于隔室5′上方的延伸部中可见。
参考图1的示例以及根据本发明的图2至图6的替代性实施例，罐1、1′包括的所有的隔板6、7、9或6′、7′、9′适于将热桥(见图1的双尖头的箭头)布置在这些隔板6、7、9或6′、7′、9′的两侧上，以便以均匀的温度保持冷却液以及发动机油和传动装置油。
将注意到，根据本发明的罐1、1′可具有不同于图1至图6中示出的那些形状的可变形状，主要的点在于它适合于发动机的架构，同时可被直接地集成到发动机隔室中的可用空间中。
图7至图10示出了根据本发明的图10的示例的流体冷却和加热调节回路的主要元件、部件和环路，其中，在这四幅图的每个中，运行环路由虚线示出，并且元件被确认为如下：
-仅用于冷却液的储存罐1a，该储存罐1a还形成扩张容器8；
-根据本发明的用于冷却液的储存罐1″，该储存罐1″具有扩张容器8以及用于发动机油的隔室4(图10)；
-安全塞8a(1.4 105帕)；
-热力发动机10；
-恒温箱11；
-被连接至发动机10的用于该液体的泵12；
-被连接至发动机10的油泵13(图10)；
-被连接至发动机10的涡轮压缩机14；
-被连接至箱11的加热系统15；
-脱气装置16；
-发动机10的被连接至箱11的散热器17；以及
-与电力发动机19、散热器20、逆变器21、“STT”22以及泵23相关联的环路18。
在图7中，示出了闭合环路B1在车辆启动时的运行，闭合环路B1具有仅用于处于冷却状态的冷却液的储存罐1a，可以看到，该环路B1受限于热力发动机10和恒温箱11。
在图8中，示出了闭合环路B2在车辆启动时的运行，闭合环路B2具有仅用于热的但处于低于100℃的运行温度的冷却液的储存罐1a，可以看到，该环路B2除了与热力发动机10和恒温箱11有关之外还与罐1a有关。
在图9中，示出了闭合环路B3在车辆启动时的运行，闭合环路B3具有仅用于热的并且处于高于100℃的运行温度的冷却液的储存罐1a，可以看到，该环路B3除了与罐1a、热力发动机10以及箱11有关之外还与发动机10的散热器17有关。
在图10中，示出了闭合环路B4在车辆启动时的运行，闭合环路B4具有根据本发明的用于冷却液和冷的发动机油的罐1″，可以看到，该环路B4除了与热力发动机10以及恒温箱11有关之外还与用于发动机油的隔室4有关，这些仅在图7中受影响。
将在最后被普遍注意到的是，热力发动机/冷式发动机管理通过车辆上的系统来操纵，诸如为电磁阀或循环泵/传输泵的子系统能够使冷却液进行流通或不进行流通。

Claims (16)

1.一种罐(1，1′，1″)，适于将机动车辆的热力发动机(10)的冷却液储存在所述发动机的冷却和加热调节回路内，所述罐由隔热外壁(2，2′)界定，所述隔热外壁(2，2′)包括用于该液体的入口(31)和出口(32)，所述罐包括位于所述壁内部的加热构件(3a)，所述加热构件(3a)能够对该液体进行预加热以用于所述车辆的发动机冷启动，其特征在于，所述罐包括用于所述冷却液的设置有所述入口和所述出口的第一隔室(3，3′)，所述罐还包括至少一个其他隔室(4或4′，5或5′)，所述至少一个其他隔室(4或4′，5或5′)适于储存所述发动机的润滑剂或传动装置润滑剂并且通过处于所述第一隔室的下部区域中的密封隔板(6，6′)与所述第一隔室隔开，所述第一隔室和所述至少一个其他隔室各自包含作为加热构件的至少一个局部加热构件(3a，4a，5a)。
2.根据权利要求1所述的罐(1，1′，1″)，其特征在于，所述至少一个局部加热构件(3a，4a，5a)包括至少一种相变材料(3a，4a，5a)。
3.根据权利要求1或2所述的罐(1，1′，1″)，其特征在于，所述第一隔室(3，3′)至少部分地沿大体竖直的方向延伸，并且所述至少一个其他隔室(4或4′，5或5′)整体在所述第一隔室下方沿大体水平的方向延伸。
4.根据权利要求1至3中一项所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述罐包括两个其他的所述隔室(4或4′，5或5′)，该两个其他的所述隔室(4或4′，5或5′)分别由适于储存所述发动机润滑剂的第一其他隔室(4或4′)以及适于储存所述传动装置润滑剂的第二其他隔室(5或5′)构成，所述第一其他隔室(4或4′)和所述第二其他隔室(5或5′)各自包含所述至少一种相变材料(4a和5a)并且通过另一密封隔板(7或7′)彼此隔开。
5.根据权利要求4所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述第一其他隔室(4或4′)和/或所述第二其他隔室(5或5′)通过所述密封隔板(6或6′)与所述第一隔室(3或3′)隔开，所述密封隔板(6或6′)由所述第一隔室的下表面构成，所述罐整体具有L形或倒置的T形。
6.根据权利要求4或5所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述其他密封隔板(7或7′)大体上垂直于所述第一密封隔板(6或6′)。
7.根据权利要求4至6中一项所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述密封隔板(6或6′)和所述其他密封隔板(7或7′)各自适于产生热桥以至少以一个均匀的温度保持所述冷却液、所述发动机润滑剂以及所述传动装置润滑剂。
8.根据权利要求7所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述密封隔板(6或6′)和所述其他密封隔板(7或7′)具有热渗透性以适于产生这些热桥和/或穿过这些隔板的热管。
9.根据前述权利要求中一项所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述第一隔室(3或3′)以及所述至少一个其他隔室(4或4′，5或5′)能够分别设置有用于所述至少一种相变材料(3a，4a，5a)的支撑结构(3b，4b，5b)，这些支撑结构被固定至所述外壁(2，2′)并且与所述冷却液以及所述发动机润滑剂和/或所述传动装置润滑剂相容。
10.根据权利要求9所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述支撑结构包括具有封闭端部的中空导管(3b，4b，5b)，所述中空导管(3b，4b，5b)包含所述至少一种相变材料(3a，4a，5a)。
11.根据前述权利要求中一项所述的罐(1，1′，1″)，其特征在于，所述罐进一步包括形成扩张和脱气容器(8，8′)的构件，所述形成扩张和脱气容器(8，8′)的构件位于所述罐的在所述第一隔室(3，3′)上方形成的上部区域中。
12.根据前述权利要求中一项所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述罐的所述外壁(2，2′)包括两个封闭件以及被布置在这些封闭件之间的超隔热气凝胶。
13.根据前述权利要求中一项所述的罐(1，1′)，其特征在于，所述外壁(2，2′)至少部分地具有例如为圆形的圆的横截面，以给予所述外壁(2，2′)回转的几何形状。
14.一种回路，用于机动车辆的热力发动机(10)的冷却和加热调节，所述回路本质上包括所述热力发动机、被连接至加热系统(15)的恒温箱(11)、通过环路(B4)被连接至所述发动机和所述箱的冷却液罐(1，1′，1″)、以及所述发动机的散热器(17)，其特征在于，所述罐为前述权利要求中一项所限定的罐。
15.根据权利要求14所述的回路，其特征在于，所述第一隔室(3，3′)位于所述热力发动机(10)的后方并且大体上遍及所述热力发动机(10)的整个高度。
16.根据权利要求15所述的回路，其特征在于，所述至少一个其他隔室(4或4′，5或5′)位于所述热力发动机(10)的下方，并且遍及所述热力发动机(10)的至少部分的长度。
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