CN109404116A - 热存储膨胀箱 - Google Patents

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Abstract

一种用于发动机(12)的温度控制系统。温度控制系统包括热存储膨胀箱(24)，其在其中限定了隔热内部容积(26)用于存储发动机冷却剂。温度控制系统还包括泵(34)，该泵(34)构造成在发动机(12)关闭时将已经离开热存储膨胀箱(24)的发动机冷却剂泵送回到热存储膨胀箱(24)的隔热内部容积(26)中并迫使空气离开热存储膨胀箱(24)以将发动机冷却剂存储在隔热内部容积(26)中。

Description

热存储膨胀箱
技术领域
本发明涉及一种用于已加热发动机冷却剂的热存储膨胀箱，并且涉及存储已加热冷却剂用于在发动机冷启动期间使用以促进发动机预热。
背景技术
该部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
冷却剂热存储系统存储温热冷却剂，其在发动机冷启动时循环通过发动机以促进发动机预热。虽然目前的冷却剂热存储系统适合于其预期用途，但其还有待改进。例如，现有的热存储系统在发动机关闭的时间段期间(例如，过夜)使设定的冷却剂体积(例如3升)保持在预热温度下。冷却剂在具有高绝缘性能和/或相变材料的箱中保持温热。当发动机再次开动时，允许温热冷却剂通过发动机循环，从而有助于快速预热。因此，现有的热存储系统增加了冷却剂体积，这不期望地增加了冷却剂系统的质量。由于在现代乘用车辆上在机罩下几乎不可能找到用于几升冷却剂存储的空间，因此包装也是一项重大挑战。如本文所解释的，本教导有利地缓解了包装问题并且消除了添加冷却剂体积的需要。
发明内容
本部分提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
本教导提供用于发动机的温度控制系统。该系统包括热存储膨胀箱，其限定用于储存发动机冷却剂的隔热内部容积。该系统还包括泵，其在发动机关闭时将已经离开热存储膨胀箱的发动机冷却剂泵送回到热存储膨胀箱的隔热内部容积中并迫使空气离开热存储膨胀箱以将冷却剂存储在隔热内部容积中。
根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅是用于说明目的选择实施例而非所有可能实施例，并且不旨在限制本公开的范围。
图1示出了根据本教导的发动机温度控制系统；以及
图2示出了根据本教导的另一发动机温度控制系统。
在附图的若干视图中，对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。
图1示出了根据本教导的用于控制发动机12的温度的温度控制系统10。发动机12可以是任何合适类型的发动机，例如内燃发动机。发动机12可以是车辆发动机，例如用于乘用车辆、公共交通车辆、军用车辆、建筑车辆(或任何建筑设备)、飞机、船只等。发动机12也可以是任何合适的非车辆发动机，例如发电机发动机。
温度控制系统10包括冷却剂流动控制系统20，用于将冷却剂引导至发动机12并从发动机12引导冷却剂。冷却剂可以是适于调节发动机12的温度的任何冷却剂，例如水等。冷却剂流动控制系统20具体地使冷却剂循环通过发动机12、散热器22和热存储膨胀箱24。热存储膨胀箱24限定了隔热内部容积26，冷却剂和空气可以被泵送入和泵送出该隔热内部容积26。隔热内部容积26以任何合适的方式隔热，例如利用隔热体28。隔热体28可以是适于使存储在隔热内部容积26内的冷却剂保持温热的任何隔热体。
冷却剂流动控制系统20还包括多个管道30。管道30可以是用于流体连接发动机12、散热器22和热存储膨胀箱24的任何合适管道。例如，管道30可以包括如图1和图2所示进行设置的多个流体软管或管。
冷却剂流动控制系统20还包括阀32、第一泵34以及第二泵36。阀32可以是如本文所述的适于控制冷却剂流动的任何阀，例如三通阀。阀32可以以任何合适的方式进行控制。例如，阀32可以是由控制模块40控制的电动阀。
阀32沿着冷却剂流动路径设置在第一泵34和热存储膨胀箱24之间，该冷却剂流动路径允许冷却剂从发动机12流动到热存储膨胀箱24。第一泵34沿着管道中的一个管道30A设置在阀32和发动机12之间。第一泵34可以是任何合适的泵，例如电动泵。如本文详细解释的，第一泵34构造成将冷却剂泵送离开发动机12并返回到热存储膨胀箱24中。如本文详细解释的，第二泵36构造成将冷却剂泵送到发动机12。第二泵36可以是任何合适的泵，例如机械泵。
阀32、第一泵34和第二泵36可以以任何合适的方式控制，例如通过任何合适的控制模块40。如本文所述，控制模块40配置成操作阀32以控制通过阀32的冷却剂流动。如本文所解释的，控制模块40还配置成分别启动和停用第一泵34和第二泵36以及分别控制第一泵34和第二泵36的速度。在本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代、属于(为其一部分)或包括执行代码的处理器硬件(共享、专用或组)和存储由处理器硬件所执行代码的存储器硬件(共享，专用或组)。该代码被配置为提供本文所描述的控制模块40的特征。术语存储器硬件是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质被认为是有形的且非暂时的。非暂时性计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器装置(诸如闪存装置、可擦除可编程只读存储器装置或掩模只读存储器装置)、易失性存储器设备(诸如静态随机存取存储器装置或动态随机存取存储器装置)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)以及光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
现在将详细描述温度控制系统10的示例性操作。在正常驱动模式(或第一配置)中，阀32构造成限制冷却剂经由管道30A流动通过第一泵34到达发动机12。阀32以任何合适的方式如此构造，例如通过控制模块40。控制模块40还启动第二泵36，以便将冷却剂从热存储膨胀箱24泵送到发动机12。第一泵34未被启动。在该正常驱动模式中，热存储膨胀箱24用作膨胀箱，以允许其中的已加热冷却剂膨胀并允许温度控制系统10脱气。脱气可以意味着为了热存储膨胀箱24中的已膨胀冷却剂而迫使热存储膨胀箱24中的空气流出热存储膨胀箱24。
当发动机12关闭时，阀32被构造为(例如通过控制模块40)限制冷却剂经由管道30B流动通过阀32到达发动机12。控制模块40停用第二泵36，并启动第一泵34。第一泵34将冷却剂泵送回到热存储膨胀箱24中，并迫使空气从热存储膨胀箱24内排出。因此，当发动机12关闭时，温度控制系统10进入空气移除模式(或第三配置)。第一泵34用冷却剂完全填充(或几乎完全填充)热存储膨胀箱24，并迫使空气从热存储膨胀箱24内排出到管道30C中。迫使空气从热存储膨胀箱24内排出有利地使热存储膨胀箱24的热存储容积最大化。在热存储膨胀箱24已充满冷却剂之后，控制模块40停用第一泵34并关闭阀32以防止冷却剂流动通过阀32并且将充满冷却剂的热存储膨胀箱24保持在温度控制系统10的热存储模式中。热存储膨胀箱24的隔热体28将使冷却剂在延长时间段内保持温热，例如当发动机12整夜关闭时(即，当包括发动机12的车辆整夜驻泊时)。
当发动机12重新开启时，控制模块40启动空气恢复模式(或第一配置)。在空气恢复模式中，阀32被构造为(例如通过控制模块40)允许冷却剂流动通过该阀32到达管道30B，但限制冷却剂流动到达管道30A。第一泵34保持在停用状态，但第二泵36被启动(例如通过控制模块40)以将已经由热存储膨胀箱24保持温热的冷却剂从热存储膨胀箱24泵送到发动机12以温热发动机12并促进将发动机12加热到其最佳工作温度。随着第二泵36将冷却剂从热存储膨胀箱24泵送到发动机12，先前被迫离开热存储膨胀箱24并进入管道30C的空气移动回到热存储膨胀箱24中。利用热存储膨胀箱24中的冷却剂和空气，热存储膨胀箱24恢复其作为热膨胀箱的功能，以允许其中的已加热冷却剂膨胀并且使温度控制系统10脱气。
参考图2，温度控制系统10可以包括旁路50(或旁路管线)，其具有沿旁通管道30D设置的旁通阀52。旁路50的旁路管道30D从管道30C延伸到管道30B。因此，流动通过旁路50的冷却剂不会流动通过热存储膨胀箱24或阀32。旁路50允许温度控制系统10以发动机预热模式(或第二配置)操作。在发动机预热模式中，阀32关闭(例如通过控制模块40)以限制冷却剂流动通过阀32。控制模块40还打开旁通阀52，该旁通阀52在上述的正常驱动模式、空气移除模式、热存储模式以及空气恢复模式下关闭。在发动机预热模式中，控制模块40启动第二泵36，但不启动第一泵34。在已经将储存在热存储膨胀箱24中的已温热冷却剂从热存储膨胀箱24泵送到发动机12之后，启动发动机预热模式，并且因此热存储膨胀箱24不再包括已温热冷却剂。为了减少必须由发动机12所温热的冷冷却剂的量，启动发动机预热模式以将热存储膨胀箱24与温度控制系统10的其余部分隔离并将冷却剂直接从管道30C而不是从热存储膨胀箱24泵送到发动机12。
本教导提供了多个优点。例如，热存储膨胀箱24在发动机12运转时操作为膨胀箱，而在发动机12关闭时操作为热存储箱用于存储温热冷却剂。因此，热存储膨胀箱24有利地是单个部件，其完成两个部件的工作，从而节省材料、成本和空间(例如车辆罩下的空间)。由于热存储膨胀箱24的冷却剂容积已经被考虑到温度控制系统10的总容积中，因此不需要增加额外的容积来提供具有上述热存储能力的热存储膨胀箱24。此外，旁路50有利地允许热存储膨胀箱24在发动机预热模式期间被隔离，这允许减少在发动机冷启动期间需要温热的冷却剂容积。与现有的热存储箱相比，这减少了发动机预热时间。
已经出于说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并非旨在穷举或限制本公开。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是即使没有具体示出或描述也在适用的情况下可互换并且可以用于选定实施例中。同样的实施例也可以以多种方式变化。不应将这些变化视为脱离本公开，并且所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。
提供示例实施例以使本公开充分，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施例的充分理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节、示例实施例可以以许多不同形式实施并且两者都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，未详细描述公知过程、公知装置结构以及公知技术。
本文使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而非旨在进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包容性的，因此指定所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件或其群组。除非特别标识为执行顺序，否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序执行。还应理解到，可以采用另外的或可替代的步骤。
当元件或层被称为“位于之上”、“接合至”、“连接到”或“耦合到”另一元件或层时，其可以直接位于之上、接合至、连接至或耦合至另一元件或层，或者可以存在中介元件或层。相反，当元件被称为“直接位于之上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件或层时，则可不存在中介元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在......之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联所列项目的一个或多个的任何和所有组合。
尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受到这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一个区域、层或部段区分开。除非上下文明确指出，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语在本文使用时不暗示序列或顺序。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部段可以被称为第二元件、组件、区域、层或部段。
为了便于描述，在本文中可以使用诸如“内”、“外”、“下方”、“下部”、“下面”、“上方”、“上部”等空间相对术语来描述如图所示一个元件或特征对于其它元件或特征的关系。除了图中所示的定向之外，空间相对术语可以旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“下方”可以涵盖上方和下方两种定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，并且本文使用的空间相对描述符被相应地解释。

Claims (20)

1.一种用于发动机(12)的温度控制系统，所述温度控制系统包括：
热存储膨胀箱(24)，其限定用于存储发动机冷却剂的隔热内部容积(26)；以及
泵(34)，其在所述发动机(12)关闭时将已经离开所述热存储膨胀箱(24)的所述发动机冷却剂泵送回到所述热存储膨胀箱(24)的所述隔热内部容积(26)中并迫使空气离开所述热存储膨胀箱(24)以将所述发动机冷却剂存储在所述隔热内部容积(26)中。
2.根据权利要求1所述的温度控制系统，还包括接收从所述发动机(12)流出的所述发动机冷却剂的散热器(22)。
3.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，所述泵(34)是电动泵。
4.根据权利要求1所述的温度控制系统，还包括沿着冷却剂流动路径位于所述泵(34)和所述热存储膨胀箱(24)之间的阀(32)。
5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其中，所述阀(32)是三通阀。
6.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，
当所述发动机(12)开启时，所述热存储膨胀箱(24)接收由所述发动机(12)加热的已加热发动机冷却剂，以允许所述已加热发动机冷却剂膨胀并允许所述温度控制系统脱气。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的温度控制系统，其中，
当所述发动机(12)启动时，所述泵(34)停用并且存储在所述热存储膨胀箱(24)中的所述发动机冷却剂从所述热存储膨胀箱(24)内流出以加热所述发动机(12)。
8.一种用于发动机(12)的温度控制系统，所述温度控制系统包括：
热存储膨胀箱(24)，其用于存储发动机冷却剂；
散热器(22)；以及
冷却剂流动控制系统(20)，其连接所述热存储膨胀箱(24)、所述散热器(22)以及所述发动机(12)以允许所述发动机冷却剂在其间流动；其中：
当所述发动机(12)开启时，所述冷却剂流动控制系统(20)允许由所述发动机(12)加热的已加热发动机冷却剂流动到所述热存储膨胀箱(24)，使得所述热存储膨胀箱(24)允许所述已加热发动机冷却剂膨胀并允许所述温度控制系统脱气；
当所述发动机(12)关闭时，所述冷却剂流动控制系统(20)用所述已加热发动机冷却剂填充所述热存储膨胀箱(24)并从所述热存储膨胀箱(24)内移除空气，以将所述已加热发动机冷却剂存储在所述热存储膨胀箱(24)内；以及
当所述发动机(12)重新开启时，所述冷却剂流动控制系统(20)将存储在所述热存储膨胀箱(24)中的所述已加热发动机冷却剂从所述热存储膨胀箱(24)引导至所述发动机(12)以加热所述发动机(12)，并且将所述空气引导回所述热存储膨胀箱(24)中。
9.根据权利要求8所述的温度控制系统，其中
所述冷却剂流动控制系统(20)包括
第一泵(34)，其用于将所述发动机冷却剂泵送入所述热存储膨胀箱(24)中并迫使所述空气离开所述热存储膨胀箱(24)；以及
第二泵(36)，其用于将所述发动机冷却剂泵送到所述发动机(12)。
10.根据权利要求8所述的温度控制系统，还包括
阀(32)，其中：
在第一配置中，所述阀(32)允许所述发动机冷却剂从所述热存储膨胀箱(24)通过所述阀(32)流动到所述发动机(12)；
在第二配置中，所述阀(32)通过限制所述发动机冷却剂通过所述阀(32)的流动来限制所述发动机冷却剂到所述发动机(12)的流动；以及
在第三配置中，所述阀(32)允许所述发动机冷却剂流动通过所述阀(32)并进入所述热存储膨胀箱(24)中。
11.根据权利要求10所述的温度控制系统，其中，所述阀(32)是三通阀。
12.根据权利要求9所述的温度控制系统，其中，所述第一泵(34)是电动泵。
13.根据权利要求9所述的温度控制系统，其中，所述第二泵(36)是机械泵。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的温度控制系统，其中，所述第一泵(34)沿着所述冷却剂流动控制系统(20)设置在所述发动机(12)和所述阀(32)之间。
15.根据权利要求8所述的温度控制系统，其中，
所述冷却剂流动控制系统(20)还包括旁路(50)，其围绕所述热存储膨胀箱(24)引导所述发动机冷却剂，使得所述发动机冷却剂不会流到所述热存储膨胀箱(24)。
16.根据权利要求15所述的温度控制系统，还包括
旁通阀(52)，其沿所述旁路(50)设置，其中
所述旁通阀(52)控制所述发动机冷却剂通过所述旁路(50)的流动。
17.一种用于控制发动机(12)的温度的方法，所述方法包括：
当所述发动机(12)关闭时，将已经离开热存储膨胀箱(24)的隔热内部容积(26)的发动机冷却剂泵送回到所述隔热内部容积(26)中，并迫使空气从所述隔热内部容积(26)内离开，以将所述发动机冷却剂存储在所述隔热内部容积(26)中；以及
当所述发动机(12)重新启动时，将存储在所述热存储膨胀箱(24)的所述隔热内部容积(26)内的所述发动机冷却剂引导至所述发动机(12)以便于预热所述发动机(12)。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括
利用三通阀控制所述发动机冷却剂流入和流出所述热存储膨胀箱(24)的流动，所述三通阀沿着冷却剂流动路径设置在构造成泵送所述发动机冷却剂的泵(34,36)和所述热存储膨胀箱(24)之间。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括
当所述发动机(12)开启时，将所述空气和所述发动机冷却剂两者保持在所述热存储膨胀箱(24)内。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，还包括
在所述发动机(12)重新启动并将所述空气引入所述热存储膨胀箱(24)中之后，通过旁路(50)围绕所述热存储膨胀箱(24)引导所述发动机冷却剂，使得所述发动机冷却剂不会流到所述热存储膨胀箱(24)。
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