CN109404564A - 流量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种流量控制阀，该流量控制阀设置为根据该流量控制阀路径打开程度的控制而同时执行冷却液流量控制和可变分体冷却。在执行分体冷却时，该流量控制阀通过流量控制阀的操作可执行四端口控制，同时可变地控制四个端口，因此，实现了增加发动机的温度、快速预热发动机的可变温度控制。

Description

流量控制阀
技术领域
本发明涉及一种流量控制阀，更具体而言，涉及一种用于车辆冷却液的组合流量控制阀，其中，流量控制阀根据该流量控制阀路径打开程度的控制可同时执行换热器每部分和冷却组件的流量控制，以及变化地单独冷却每个气缸盖和气缸体的可变分体冷却(variable split cooling，变化的分体冷却)技术。
背景技术
与足够预热条件相比，发动机的燃油经济性在冷态时降低，比如当初始启动车辆时。特别地，在冷态下，当燃油处于低温时，高粘度的燃油致使发动机摩擦大，使气缸壁表面温度导致的热损失大并且也降低了燃烧稳定性。
因此，为了提高车辆的燃油经济性和发动机的耐用性，在初始启动时需要快速地将发动机的温度增加至正常温度。
发动机热量管理控制能够最大限度地利用冷态下启动过程中发动机产生的热量来对发动机进行预热，从而获得提高燃油经济性、提高车辆动力和降低废气的效果。典型的技术包括流量截止阀、离合器水泵、电动水泵和组合流量控制阀。
其中，流量截止阀为设置在发动机出口或供给侧的可控阀，并且在发动机预热期间阻止发动机冷却液的流动，从而缩短了预热发动机所需的时间。同样地，用与流量截止阀类似的方式来控制离合器水泵和电动水泵，以实现发动机的快速预热。
与此同时，组合流量控制阀不仅简单地阻止了冷却液在发动机内的流动，还对流速进行了精密变化的控制，优先将加热的冷却液供应至燃油加热器或自动变速箱油(AFT)加热器。因此，组合流量控制阀同时快速增加了发动机油、传动油和整台发动机的温度，因此实现了发动机的最佳快速预热。
但是，为了减少发动机活塞的摩擦并且将冷却损失减到最少，当整台发动机的温度增加时，增加了气缸衬垫(cylinder liner，缸套)的温度并减少了活塞摩擦损失，以此来提高燃油经济性。
同时，燃烧室金属表面的温度增加，进而可能会发生异常燃烧诸如爆震和提前点火，因此降低了燃烧稳定性。气缸盖/气缸体可变分体冷却技术可通过将气缸体维持在高温并且将燃烧室的机头部件维持在低温来解决此问题。也就是说，将燃烧室周围维持在低温来维持燃烧稳定性，并且将气缸体冷却液维持在高温来降低活塞和气缸衬垫之间的摩擦，从而提高燃油经济性。
组合流量控制阀通过电机的控制而将连接至每一液流通道的端口的路径打开程度调节至目标值，以打开或关闭阀门。因此，阀门可控制通过每一端口进入和排出的冷却液的流速。
然而，现有控制组合流量控制阀的方法并未涉及气缸盖和气缸体的可变分体冷却。因此，需要一种能够根据组合流量控制阀对路径打开程度的控制通过每个端口来同时执行冷却液流量控制和可变分体冷却的控制技术。
本背景技术部分的以上描述仅用于提高对本发明背景技术的理解，不得作为表明该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的认同。
发明内容
本发明提供了一种能够根据流量控制阀路径打开程度的控制而执行可变分体冷却和冷却液流量控制的流量控制阀。
根据上述方面，本发明可包括：阀壳体，包括连接至气缸体冷却液出口的缸体端口、连接至散热器的散热器端口、连接至油冷却器或EGR冷却器的换热器端口、以及连接至加热器芯的加热器芯端口；驱动单元，该驱动单元提供了旋转力；以及阀体，该阀体接收自驱动单元提供的旋转力从而在阀壳体内以预定角度旋转，并且所述阀体具有穿过阀体而形成的第一流量控制孔、第二流量控制孔和第三流量控制孔，从而根据阀体旋转角度的变化使第一流量控制孔选择性地与缸体端口和散热器端口相通、第二流量控制孔选择性地与换热器端口相通、以及第三流量控制孔选择性地与加热器芯端口相通。
阀体可包括沿阀体轴线方向彼此区分的第一层部件、第二层部件和第三层部件；第一层部件可具有穿过该所述第一层部件形成的第一流量控制孔；并且缸体端口和散热器端口可沿第一层部件的周向方向独立地设置。
第二层部件可具有穿过该所述第二层部件形成的第二流量控制孔，并且换热器端口可布置在该第二层部件上；以及第三层部件可具有穿过该所述第三层部件形成的第三流量控制孔，并且加热器芯端口可布置在该第三层部件上。
第一流量控制孔、第二流量控制孔和第三流量控制孔可分别穿过第一层部件、第二层部件和第三层部件而沿各自部件的周向方向设置。
散热器端口可被配置为随着阀体从阀体的整个旋转区段的一端转动至另一端时，先于缸体端口而打开。
散热器端口的内径可大于缸体端口的内径，并且缸体端口可被配置为当阀体从一端旋转至另一端时在最大限度地打开散热器端口的时间点之前开始打开。
当第一流量控制孔散热器端口与缸体端口重叠时，第一流量控制孔可与散热器端口和缸体端口相通，以允许冷却液的流动；第一流量控制孔可以形成为使第一流量控制孔在预定第一区段既不与散热器端口重叠也不与缸体端口重叠，该第一区段包括阀体整个旋转区段的一端；第一流量控制孔可以形成为使第一流量控制孔在预定第二区段与散热器端口重叠，而不与缸体端口重叠，该第二区段从第一区段延伸并且连接至第一区段的相对侧；第一流量控制孔可以形成为使第一流量控制孔在预定第三区段与散热器端口和缸体端口重叠，该预定第三区段从第二区段延伸并且连接至第二区段的相对侧；并且第一流量控制孔可以形成为使第一流量控制孔在第四区段不与散热器端口重叠，而是与缸体端口重叠，该第四区段从第三区段延伸、连接至第三区段的相对侧并且包括另一端。
第三区段可包括：从第二区段的相对侧延伸的第(3-1)区段，其中，在第(3-1)区段和第二区段之间的边界点处转换第一流量控制孔与缸体端口之间的重叠状态；从第(3-1)区段相对侧延伸的第(3-2)区段，其中，第一流量控制孔与散热器端口之间的重叠面积在第(3-2)区段最大化；以及布置在第(3-2)区段和第四区段之间的第(3-3)区段，其中，在第(3-3)区段和第四区段之间的边界点处转换第一流量控制孔与散热器端口之间的重叠状态。
换热器端口和加热器芯端口可被配置为当阀体从一端旋转至另一端时先于散热器端口而打开。
当第二流量控制孔与换热器端口重叠时，第二流量控制孔可与换热器端口相通，以允许冷却液的流动；第二流量控制孔可以形成为使得第二流量控制孔在第(1-1)区段不与换热器端口重叠，该第(1-1)区段比第一区段短并且包括阀体整个旋转区段的一端；第二流量控制孔可以形成在第(1-2)区段、第二区段、第三区段以及第(4-1)区段与换热器端口重叠，该第(1-2)区段从第(1-1)区段延伸并且连接至第(1-1)区段的相对侧，该第(4-1)区段从第三区段相对侧延伸并短于第四区段；以及第二流量控制孔可以形成为使第二流量控制孔在第(4-2)区段不与换热器端口重叠，该第(4-2)区段包括另一端、从第(4-1)区段延伸并且连接至第(4-1)区段的相对侧。
第二流量控制孔可以形成为使得在一区段中具有与所述第二流量控制孔的最小重叠面积，在该区段中换热器端口具有与第一流量控制孔在所述第三区域的最大重叠面积。
第二流量控制孔可以形成为使得所述第二流量控制孔的中间部分的轴向宽度窄于其剩余部分的轴向宽度。
当第三流量控制孔与加热器芯端口重叠时，第三流量控制孔可与加热器芯端口相通，以允许冷却液的流动；第三流量控制孔可以形成为使第三流量控制孔在第(1-1)区段不与加热器芯端口重叠，该第(1-1)区段短于第一区段并且包括阀体整个旋转区段的一端；并且第三流量控制孔可形成在第(1-2)区段、第二区段、第三区段和第四区段与加热器芯端口重叠，该第(1-2)区段从第(1-1)区段延伸并且连接至第(1-1)区段的相对侧。
第三流量控制孔可以形成为使得所述加热器芯端口在一区段中具有与所述第三流量控制孔的最小重叠面积，在该区段中所述散热器端口具有与所述第一流量控制孔在所述第三区段中的最大重叠面积。
第三流量控制孔可以形成为使得所述第三流量控制孔的中间部分的轴向宽度窄于其剩余部分的轴向宽度。
通过上述解决方案，本发明通过仅操作一个流量控制阀就可执行四端口控制，一次性变化地控制四个端口，从而可同时实现增加整个发动机的温度、快速预热发动机的可变温度控制技术和分体冷却技术，以最大限度地提高燃油经济性。进一步地，本发明并不需要单独的端口控制结构来实现分体冷却技术，从而降低了生成成本。
同样地，本发明根据车辆的行车条件配置了流量控制阀的多个控制部分，流量控制阀被控制为依次通过控制区段，因此减少了流量控制阀的操作距离和操作次数。
进一步地，本发明配置了第一加热区段，从而在将加热器芯侧流速最大化的同时，不存在因到油换热器或EGR冷却器不必要的流动而造成的冷却液流动损失。因此，可以最大限度地提高燃油经济性和加热性能。此外，本发明在高负载条件下可将车辆冷却性能最大化，比如当爬陡坡时。
附图说明
本发明的以上及其他方面、特征和优点将从下面结合附图的详细描述中变得更加明显，在附图中：
图1为冷却回路的结构示意图，其中，本发明示例性实施例的流量控制阀布置在该冷却回路中；
图2为示出了根据本发明流量控制阀的透视图；
图3为示出了嵌入图2流量控制阀的阀体的外形和布置有每个端口的结构的实例的视图；
图4为根据本发明的流量控制阀的路径打开曲线图；
图5为根据本发明的说明缸体端口和散热器端口的布局设计的示意图；
图6A至6D为根据本发明的阀体的旋转说明缸体端口和散热器端口打开程度的示意图；
图7为示出了根据本发明的缸体端口的打开度的冷却液温度变化的曲线图；
图8A至8C为根据本发明，说明了缸体端口和散热器端口打开程度取决于阀体的旋转而变化的示意图；以及
图9A至9C为根据本发明，说明了加热器芯端口打开程度取决于阀体的旋转而变化的示意图。
具体实施方式
应当理解，在此使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车载的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种小船和海船的船只，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他替代燃料车辆(例如，燃料来源于非汽油能源)。本文中所称混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力两者的车辆。
本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例目的而并非旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，否则如本文中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”及“该(the)”也旨在包括复数形式。还应理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，其指定了存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并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、组件和/或其组合。如本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意和全部组合。整个说明书中，除非明确说明，否则词“包括”及其变体应理解成包括所述的元件，而非任何其他元件。此外，说明书中描述的术语“单元(unit)”、“-er”、“-or”和“模块(module)”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可通过硬件组件或软件组件和其组合来实现。
进一步地，本发明的控制逻辑可体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，包括由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡及光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而例如由远程信息处理服务器(telematics server)或控制器局域网络(CAN)以分布式方式存储并且执行该计算机可读介质。
下面将参考附图对根据本发明示例性实施例进行详细描述。
图1示出了适用于本发明的车辆冷却回路，并且本发明的流量控制阀1可布置在该冷却回路中。
特别地，发动机20的气缸体20a的冷却液出口和气缸盖20b的冷却液出口分别连接至流量控制阀1。
缸体端口16通过流量控制阀1的一部分布置，并且连接至气缸体20a的冷却液出口，从而控制进入流量控制阀1的冷却液流速。
此外，至少三个排出口中的每一个都通过流量控制阀1设置，并且各个排出口分别连接至散热器30、换热器40(诸如，油冷却器或EGR冷却器)和加热器芯50，从而控制从流量控制阀1排出的冷却液流速。
该排出口可以为散热器端口17、换热器端口18和加热器芯端口19，并且将在下面进行说明。参考数字S可表示冷却液温度传感器，并且参考数字P可表示水泵。
根据本发明的流量控制阀可包括阀壳体10、驱动单元11和阀体12。
参照图2和图3，阀壳体10可包括缸体端口16、散热器端口17、换热器端口18和加热器芯端口19，从而使从发动机20排出的冷却液进入阀壳体10内部，并且将引入的冷却液排出。
例如，缸体端口16连接至气缸体20a的冷却液出口，并且可通过阀壳体10的内端部件来布置。散热器端口17连接至布置有散热器30的液流通道，并且可通过阀壳体10的内端部件(如缸体端口16)来布置。
此外，换热器端口18连接至布置有换热器(诸如，油冷却器或EGR冷却器)的液流通道，并且可通过阀壳体10的内部中间部件来布置。散热器端口19连接至布置有散热器芯50的液流通道，并且可通过阀壳体10的其他内端部件来布置。
为了参考方便，图2所示的参考数字16a表示连接至缸体端口16的管道，参考数字17a表示连接至散热器端口17的管道，参考数字18a表示连接至换热器端口18的管道，并且参考数字19a表示连接至加热器芯端口19的管道。
驱动单元11安装至阀壳体10的上部，以便向阀壳体10提供旋转力，并且可以为电机。
阀体12布置在阀壳体10内部，并且接收自驱动单元11提供的旋转力，以在预定角度范围内转动。
阀体12为中空圆柱形并且具有形成在其侧端部的第一流量控制孔13a，以根据阀体12旋转角度的变化而选择性地与缸体端口16和散热器端口17相通。
阀体12可具有形成在其侧面中部的第二流量控制孔14a，以选择性地与换热器端口18相通，并且可具有在其另一侧端部形成的第三流量控制孔15a，以选择性地与加热器芯端口19相通。
即，当流量控制孔与面向流量控制阀的端口重叠时，根据阀体12的旋转，打开该端口从而允许冷却液的流动。同时，当流量控制孔未与面向流量控制阀的端口重叠时，关闭该端口，从而不允许冷却液的流动。
但是，阀体12具有连接至气气缸盖20b出口的开放的下部，以此从气缸盖20b排出的冷却液持续地进入阀体12内部。
阀体12可包括沿阀体12旋转的轴线方向上彼此分开的第一层部件13、第二层部件14和第三层部件15，并且可形成具有第一层部件13、第二层部件14和第三层部件15顺序堆放的形状。
第一层部件13具有穿过该第一层部件而形成的第一流量控制孔13a，该第一流量控制孔13a在阀体12旋转的周向方向上可形成一长度。
缸体端口16和散热器端口17沿第一层部件13的周向方向单独设置。
此外，第二层部件14具有穿过该第二层部件而形成的第二流量控制孔14a，并且换热器端口18布置在该第二层部件14上。第三层部件15具有穿过该第三层部件而形成的第三流量控制孔15a，并且加热器芯端口19布置在该第三层部件15上。第二流量控制孔14a和第三流量控制孔15a在阀体12周向方向上同样可形成为一长度。
尤其是，当两个端口位于相同层时，两个端口的打开程度可能会相互干扰。但是，单独冷却气缸盖20b的缸体端口16主要执行打开或关闭功能。因此，缸体端口16的打开程度可能相对较小地干扰与该缸体端口16位于相同层上的端口的打开程度。
因此，缸体端口16和散热器端口17等同地布置在第一层部件13上，并且在较大操作区域内控制的换热器端口18和加热器芯端口19分别布置在第二层部件14和第三层部件15上，以提高设计的自由度。
散热器端口17可被配置为根据阀体12从阀体12整个旋转区段的一端至另一端的旋转而先于缸体端口16打开。
例如，当阀体12整个旋转区段对应的值为0至270°时，该一段可对应的值为0°，而该另一端可对应的值为270°。当第一流量控制孔13a在50°位置与散热器端口17重叠时开始打开，根据阀体12的旋转，第一流量控制孔13a可在128°位置与缸体端口16重叠时开始打开。
散热器端口17的内径可形成为内径大于缸体端口16。因此，缸体端口16可被配置为根据阀体12一端至另一端的旋转在散热器端口17到达最大限度地打开的时间点之前开始打开。
即，散热器端口17的内径大于缸体端口16的内径，可根据散热器端口17的路径打开状态来控制缸体端口16路径的打开。
鉴于此，确定缸体端口16相对于散热器端口17的相对位置至关重要，并且该位置可确定散热器端口17和缸体端口16的打开起始点。
本发明可利用以下公式来设计缸体端口16打开时间点的角度：
ΘBOP＝ΘROP+ΘR+{ΘRP-BP-(ΘR/2+ΘB/2)}，
ΘBOP：缸体端口打开时间点的角度；
ΘROP：散热器端口打开时间点的角度；
ΘR：散热器端口内径所形成的角度；
ΘB：缸体端口内径所形成的角度；以及
ΘRP-BP：散热器端口和缸体端口内径所形成角度的中心角之间的角度。
即，参照图5，当ΘROP值为50°，ΘR值为72°，ΘB值为38°并且ΘRP-BP值为61°时，根据以上计算公式，可计算缸体端口打开时间点的角度ΘBOP为128°。ΘR和ΘB为当设计发动机冷却系统时确定的常数。因此，可通过正确设置ΘRP-BP的值来确定缸体端口打开时间点的角度ΘBOP。
在本发明中，第一流量控制孔13a与散热器端口17和缸体端口16重叠，并且然后与散热器端口17和缸体端口16进行相通，进而允许冷却液的流动。
在结合图4对以上进行说明时，在预定第一区段(包括阀体12整个旋转区段的一端)中，第一流量控制孔13a可以形成为使第一流量控制孔13a既不与散热器端口17重叠也不与缸体端口16重叠。
在预定第二区段(从第一区段延伸并且连接至第一区段的相对侧)，第一流量控制孔13a可以形成为使第一流量控制孔13a与散热器端口17重叠，而不与缸体端口16重叠。
在预定第三区段(从第二区段延伸并且连接至第二区段的相对侧)，第一流量控制孔13a可以形成为与散热器端口17和缸体端口16重叠。
在预定第四区段(从第三区段延伸，连接至第三区段的相对侧，包括另一端)，第一流量控制孔13a可以形成为使第一流量控制孔13a不与散热器端口17重叠，而与缸体端口16重叠。
例如，第一区段可对应于阀体12整个旋转区段中小于50°的区段。在第一区段中，如图6A所示，第一层部件13的外侧阻挡了缸体端口16和散热器端口17。因此，冷却液未从气缸体20a进入阀体12，也未进入散热器30侧。
进一步地，第二区段可对应于值从50°到小于128°的区段。在第二区段中，如图6B所示，第一层部件13的外侧阻挡了缸体端口16，以致于冷却液未从气缸体20a进入阀体12。但是，第一流量控制孔13a与散热器端口17的部分或全部重叠，以致于冷却液可进入散热器30侧。
尤其是，当打开散热器端口17进行温度控制以将发动机20内冷却液的温度维持在预定温度时，可在第一区段和第二区段交替进行温度控制。
然后，第三区段可对应于值从128°到小于235°的区段。在第三区段中，如图6C所示，第一流量控制孔13a与缸体端口16的部分或全部重叠并与散热器端口17的部分或全部重叠。因此，冷却液可从气缸体20a进入阀体12，也可进入散热器30侧。
同样地，第四区段可对应于值为235°至270°(包括235°和270°)的区段。在第四区段中，如图6D所示，第一层部件13的外侧阻挡了散热器端口17，以致于冷却液未进入散热器30侧。但是，第一流量控制孔13a与散热器端口16的部分或全部重叠，以致于冷却液可从气缸体20a进入阀体12。
尤其是，当散热特征因为低车辆速度或爬山状态遭到破坏时，散热器端口17的打开程度逐渐增加，并且缸体端口16开始部分打开。如上所述，可在第二区段和第三区段交替进行控制，以维持发动机20的沸腾和耐久性稳定。
在爬山条件、高速高负载条件或第一加热条件下，可在第三区段和第四区段轮流进行控制。
参照图4，第三区段可包括第(3-1)区段、第(3-2)区段和第(3-3)区段。
首先，第(3-1)区段从第二区段延伸。此外，可在第(3-1)区段和第二区段之间的边界点改变第一流量控制孔13a和缸体端口16之间的重叠状态。
第(3-2)区段从第(3-1)区段延伸，并且连接至第(3-1)区段的相对侧。散热器端口17与第一流量控制孔13a的重叠面积在第(3-2)区段可达到最大。
第(3-3)区段布置在第(3-2)区段和第四区段之间。此外，可在第(3-3)区段和第四区段之间的边界点改变第一流量控制孔13a和散热器端口17之间的重叠状态。
例如，第(3-1)区段可对应于阀体12操作角度值从128°到小于155°的部分。缸体端口16在操作角度128°时开始打开。
例如，第(3-2)区段可对应于阀体12操作角度值为155°至163°(包括155°和163°)的部分。在第(3-2)区段，散热器端口17为100％打开，以获得最大冷却性能。
同样地，第(3-3)区段可对应于阀体12操作角度值大于163°而小于235°的部分。散热器端口17在操作角度235°时关闭。
即，当车辆的散热特征开始受到破坏时，散热器30出口侧冷却液的温度逐渐上升。因此，散热器端口17的开口程度逐渐增加，从而持续地维持进入发动机20的冷却液温度。
同样地，当车辆的散热特征转坏时，排出发动机20传递热量的能力也得到了削弱。因此，本发明使停滞在气缸体20a中的流部分地进行释放，从而防止在气缸体20a中的沸腾。
同时，在通常有利于散热器散热的条件下，单独冷却气缸体20a，从而提高气缸体20a内的冷却液温度。因此，减小了摩擦。
鉴于此，在散热器端口17进入最大冷却部分(例如，进入前的10°至40°)之前打开缸体端口16。在最大冷却部分(即，散热器端口17为100％打开的条件下)之前，控制缸体端口16在预定区域或更多区域打开。
例如，从该区段转换过来的缸体端口16的直径打开约4mm或更多时，气缸体20a中冷却液的温度快速降低。最后，如图7所示，在最大冷却部分(散热器端口17最大限度地打开)，控制气缸体20a中冷却液的温度，使之与发动机出口的温度相同。
同时，根据阀体12从一端至另一端的旋转，本发明可配置先于散热器端口17而打开的换热器端口18和加热器芯端口19。
加热器芯端口19和换热器端口18可以被配置为同时开始打开，而且可以被配置为使加热器芯端口19先于换热器端口18打开。
在本发明中，当第二流量控制孔14a与换热器端口18重叠时，第二流量控制孔14a与换热器端口18相通，以允许冷却液的流动。
在结合图4对以上进行说明时，在阀体12的整个旋转区段，在第(1-1)区段(包括所述一端并且短于第一区段)中，第二流量控制孔14a可以形成为使第二流量控制孔14a未与换热器端口18重叠。
在第(1-2)区段(从第(1-1)区段延伸并且连接至第(1-1)区段的相对侧)、第二区段、第三区段以及第(4-1)区段(从第三区段的相对侧延伸的并短于第四区段)中，第二流量控制孔14a可以形成为与换热器端口18重叠。
同样地，在第(4-2)区段(包括所述另一端、从第(4-1)区段延伸、并且连接至第(4-1)区段的相对侧)中，第二流量控制孔14a可以形成为使第二流量控制孔14a不与换热器端口18重叠。
例如，第(1-1)区段可对应于阀体12整个旋转区段中小于6°的区段。在第(1-1)区段，第二层构件14的外侧堵住了换热器端口18，从而使冷却液未进入换热器40侧，这体现为例如油冷却器或EGR冷却器。即，第(1-1)区段对应于控制冷却液停止流动的流动停止区段；并且在第(1-1)区段中，限制了冷却液流入换热器40侧。
第(1-2)区段可对应于值从6°到小于50°的区段。在第(1-2)区段中，当第二流量控制孔14a与换热器端口18的部分重叠时，冷却液可流入换热器40侧。
同样地，第(4-1)区段可对应于值从235°到小于265°的区段。在第(4-1)区段中，当第二流量控制孔14a与换热器端口18的部分或全部重叠时，冷却液可流入换热器40侧。
在第(4-1)区段中，在操作角度235°切换散热器端口17为关闭状态。在值从235°至小于240°的区段中，第二流量控制孔14a可以形成为与整个换热器端口18重叠，以全部打开该换热器端口18。
并且，第(4-2)区段可对应于值265°至270°(包括265°和270°)的区段。在第(4-2)区段中，第二层构件14的外侧阻挡了换热器端口18，从而阻止冷却液进入换热器40侧。即，在包括第(4-2)区段的第四区段对应于第一加热区段，在第一加热区段中，需要最大地运行加热器。特别地，在第(4-2)区段中堵住了换热器端口18，以便将加热器芯50侧的冷却液流速最大化。
第三区段中的一区段中，散热器端口17与第一流量控制孔13a具有最大重叠面积，第二流量控制孔14a可以形成为使换热器端口18与第二流量控制孔14a具有最小重叠面积。
例如，在阀体12操作角度为155°至163°(包括155°和163°，其中，散热器端口17具有最大打开面积)的区段中，需要增加散热器30中冷却液的流速。因此，油冷却器或EGR冷却器中仅具有最小的引入流，从而降低了冷却液流动。
如上所述，为了控制换热器端口18的流速，第二流量控制孔14a可以形成为使其中间部分的轴向宽度小于其剩余部分的轴向宽度。
即，在散热器端口17具有最大打开面积的区段，如图8A所示，第二流量控制孔14a的中间部分与换热器端口18重叠。
并且，在需要流量停止控制的区段，如图8B所示，换热器端口18被第二层构件14的从第二流量控制孔14a的左端延伸的外侧堵住，以限制冷却液的流动。
同样，在需要第一加热操作的区段，如图8C所示，换热器端口18被第二层构件14的从第二流量控制孔14a的右端延伸的外侧堵住，以限制冷却液的流动。
同时，在本公开中，当第三流量控制孔15a与加热器芯端口19重叠时，第三流量控制孔15a与加热器芯端口19相通，以允许冷却液的流动。
在结合图4对以上进行说明时，在阀体12的整个旋转区段，在第(1-1)区段(包括所述一端并且短于第一区段)中，第三流量控制孔15a可以形成为使第三流量控制孔15a未与加热器芯端口19重叠。
并且，在第(1-2)区段(从第(1-1)区段延伸并且连接至第(1-1)区段的相对侧)、第二区段、第三区段以及第四区段中，第二流量控制孔15a可以形成为与换热器端口18重叠。
例如，第(1-1)区段可对应于阀体12整个旋转区段中小于6°的区段。在第(1-1)区段中，第三层构件15的外侧阻挡了加热器芯端口19，从而阻止冷却液进入加热器芯50侧。即，第(1-1)区段对应于控制冷却液停止流动的流量停止区段；并且在第(1-1)区段中，限制了冷却液到加热器芯50的流动。
并且，第(1-2)至第三区段可对应于值从6°到小于235°的区段。在第(1-2)至第三区段中，当第三流量控制孔15a与加热器芯端口19的部分重叠时，冷却液可流入加热器芯50侧。
并且，第四区段可对应于值265°至270°(包括265°和270°)的区段。在第四区段，第三流量控制孔15a与整个加热器芯端口19重叠，以允许大量冷却液进入加热器芯50侧。即，第四区段对应于需要最大化地操作加热器的第一加热区段，并且在第四区段中，加热器芯端口19可配置为在完全打开状态，从而将加热器芯50侧的冷却液流动最大化。
第三区段中的一区段中，在散热器端口17与第一流量控制孔13a具有最大重叠面积的部分，第三流量控制孔15a可以形成为使加热器芯端口19与第二流量控制孔15a具有最小重叠面积。
例如，在阀体12操作角度为155°至163°(包括155°和163°，其中，散热器端口17具有最大打开面积)的区段中，需要增加散热器30中冷却液的流速。因此，加热器芯50中仅具有最小的冷却液流动，从而降低了冷却液流量。
如上所述，为了控制加热器芯端口19的流速，第三流量控制孔15a可以形成为使其中间部分的轴向宽度小于其剩余部分的轴向宽度。
即，在散热器端口17具有最大打开面积的部分，如图9A所示，第三流量控制孔15a的中间部分与加热器芯端口19重叠。
并且，在需要流量停止控制的区段，如图9B所示，加热器芯端口19被第三层构件15的从第三流量控制孔15a的左端延伸的外侧堵住，以限制冷却液的流动。
同样，在需要第一加热操作的区段，如图9C所示，第三流量控制孔15a的右端与加热器芯端口19重叠，从而使大量冷却液流动。
同时，当阀体12的操作角度变化时，根据本发明的流量控制阀1可通过改变端口的路径打开率来控制冷却液流速，该阀体12通过驱动单元11的旋转力来转动。
所提供的图4示出了根据本发明的流量控制阀1的路径打开曲线图。在下面的描述中，将描述改变阀体12操作角度致使每个端口的路径打开率发生变化的结构。首先，路径打开曲线图的X轴对应于阀门(左端和右端之间的部分)的总旋转角度，并且Y轴表示端口的路径打开率。
用这种方式，可在预定角度范围内确定流量控制阀1的总旋转角度。当基于车辆的行车状态在总旋转角内改变操作角度时，散热器端口17、换热器端口18、加热器芯端口19和缸体端口16根据变化的角度而使其打开程度有所变化。
相对于根据流量控制阀1旋转的每个端口的打开状态，散热器端口17在操作角度155至163°区段具有最大路径打开率，以处于完全打开状态。同时，换热器端口18和加热器芯端口19的路径打开率降低，进一步增加了到散热器端口17的流动。因此，散热器30具有最大化的散热性能。
当通过操作流量控制阀1以顺时针或逆时针方向将阀体12转离最大冷却区段时，散热器端口17的开口程度逐渐减少。
同样地，在流量控制阀1从最大冷却区段D到达一端或另一端之前切换散热器端口17至关闭状态。
在散热器端口17进入最大冷却部分之前，缸体端口16基于阀体12从一侧旋转至另一侧的方向开始打开。即，基于缸体端口16的打开时间点，在朝向一侧的操作区段内关闭缸体端口16，从而实现对气缸体20a的分体冷却。并且在朝向另一侧的操作区段内打开缸体端口16，以停止对气缸体20a的分体冷却。
即，当通过操作流量控制阀1打开或关闭缸体端口16时，可应用或不应用气缸盖20b和气缸体20a的分体冷却。同样地，一起控制散热器端口17、换热器端口18和加热器芯端口19的打开程度，以通过仅操作流量控制阀1就可实现四端口控制；在四端口控制中，一次性控制四个端口的变化。
因此，流量控制阀1实现了分体冷却技术，提高了燃油经济。进一步地，流量控制阀1并不需要单独的端口控制结构来实现分体冷却技术，从而降低了生成成本。
同样地，流量控制阀1根据车辆的行车条件配置了多个控制区段并且由依次通过控制区段来控制，因此减少了流量控制阀的操作距离和操作次数。
进一步地，由于配置了第一加热区段F，因此在将加热器芯50侧流速最大化的同时，不存在因到油换热器或EGR冷却器不必要的流动而造成的冷却液流动损失。因此，可以最大限度地提高燃油经济性和加热性能。
已对本发明特定实施例进行了说明和描述，但是在不脱离下面权利要求提供的本发明的技术理念的条件下，多种变化和修改将对本领域普通技术人员而言是显而易见的。

Claims (15)

1.一种流量控制阀，包括：
阀壳体，包括：缸体端口；连接至气缸体的冷却液出口；散热器端口，连接至散热器；换热器端口，连接至油冷却器或EGR冷却器；以及加热器芯端口，连接至加热器芯；
驱动单元，所述驱动单元提供旋转力；以及
阀体，所述阀体接收自所述驱动单元提供的旋转力从而在所述阀壳体内以预定角度旋转，并且所述阀体具有穿过所述阀体而形成的第一流量控制孔、第二流量控制孔和第三流量控制孔，从而根据所述阀体的旋转角度变化而使所述第一流量控制孔选择性地与所述缸体端口和所述散热器端口相通、所述第二流量控制孔选择性地与所述换热器端口相通、以及所述第三流量控制孔选择性地与所述加热器芯端口相通。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其中：
所述阀体包括沿所述阀体的轴线方向彼此区分的第一层部件、第二层部件和第三层部件；
所述第一层部件具有穿过该所述第一层部件形成的所述第一流量控制孔；并且
所述缸体端口和所述散热器端口沿所述第一层部件的周向方向独立地设置。
3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其中：
所述第二层部件具有穿过该所述第二层部件形成的所述第二流量控制孔，并且所述换热器端口布置在所述第二层部件上；以及
所述第三层部件具有穿过该所述第三层部件形成的所述第三流量控制孔，并且所述加热器芯端口布置在所述第三层部件上。
4.根据权利要求3所述的流量控制阀，其中：
所述第一流量控制孔、所述第二流量控制孔和所述第三流量控制孔分别穿过所述第一层部件、所述第二层部件和所述第三层部件而沿相应部件的周向方向设置。
5.根据权利要求3所述的流量控制阀，其中：
所述散热器端口被配置为随着所述阀体在所述阀体的整个旋转区段从第一端旋转至第二端，先于所述缸体端口而打开。
6.根据权利要求5所述的流量控制阀，其中：
所述散热器端口的内径大于所述缸体端口的内径；并且
所述缸体端口被配置为当所述阀体从所述第一端旋转至所述第二端时在最大限度地打开所述散热器端口的时间点之前开始打开。
7.根据权利要求6所述的流量控制阀，其中：
当所述第一流量控制孔与所述散热器端口和所述缸体端口重叠时，所述第一流量控制孔与所述散热器端口和所述缸体端口相通，以允许冷却液的流动；
所述第一流量控制孔形成为使得所述第一流量控制孔在预定的第一区段既不与所述散热器端口重叠也不与所述缸体端口重叠，所述第一区段包括所述阀体的所述整个旋转区段的所述第一端；
所述第一流量控制孔形成为使得所述第一流量控制孔在预定的第二区段与所述散热器端口重叠，而不与所述缸体端口重叠，所述第二区段从所述第一区段延伸并且连接至所述第一区段的相对侧；
所述第一流量控制孔形成为使得所述第一流量控制孔在预定的第三区段与所述散热器端口和所述缸体端口都重叠，所述第三区段从所述第二区段延伸并且连接至所述第二区段的相对侧；并且
所述第一流量控制孔形成为使得所述第一流量控制孔在第四区段不与所述散热器端口重叠，而与所述缸体端口重叠，所述第四区段从所述第三区段延伸、连接至所述第三区段的相对侧、并包括所述第二端。
8.根据权利要求7所述的流量控制阀，其中，所述第三区段包括：
从所述第二区段的相对侧延伸的第(3-1)区段，其中，在所述第(3-1)区段和所述第二区段之间的边界点处转换所述第一流量控制孔与所述缸体端口之间的重叠状态；
从所述第(3-1)区段的相对侧延伸的第(3-2)区段，其中，所述第一流量控制孔与所述散热器端口之间的重叠面积在所述第(3-2)区段最大化；以及
布置在所述第(3-2)区段和所述第四区段之间的第(3-3)区段，其中，在所述第(3-3)区段和所述第四区段之间的边界点处转换所述第一流量控制孔与所述散热器端口之间的重叠状态。
9.根据权利要求7所述的流量控制阀，其中，
所述换热器端口和所述加热器芯端口被配置为当所述阀体从所述第一端旋转至所述第二端时先于所述散热器端口而打开。
10.根据权利要求9所述的流量控制阀，其中，
当所述第二流量控制孔与所述换热器端口重叠时，所述第二流量控制孔与所述换热器端口相通，以允许冷却液的流动；
所述第二流量控制孔形成为使得所述第二流量控制孔在第(1-1)区段不与所述换热器端口重叠，所述第(1-1)区段短于所述第一区段并且包括所述阀体的所述整个旋转区段中的所述第一端；
所述第二流量控制孔形成为在第(1-2)区段、所述第二区段、所述第三区段以及第(4-1)区段中与所述换热器端口重叠，所述第(1-2)区段从所述第(1-1)区段延伸并且连接至所述第(1-1)区段的相对侧，所述第(4-1)区段从所述第三区段的相对侧延伸并且短于所述第四区段；并且
所述第二流量控制孔形成为使得所述第二流量控制孔在第(4-2)区段不与所述换热器端口重叠，所述第(4-2)区段包括所述第二端、从所述第(4-1)区段延伸、并且连接至所述第(4-1)区段的相对侧。
11.根据权利要求10所述的流量控制阀，其中，
所述第二流量控制孔形成为使得所述换热器端口在一区段中具有与所述第二流量控制孔的最小重叠面积，在该区段中所述散热器端口具有与所述第一流量控制孔在所述第三区段中的最大重叠面积。
12.根据权利要求11所述的流量控制阀，其中，
所述第二流量控制孔形成为使得所述第二流量控制孔的中间部分的轴向宽度窄于剩余部分的轴向宽度。
13.根据权利要求9所述的流量控制阀，其中，
当所述第三流量控制孔与所述加热器芯端口重叠时，所述第三流量控制孔与所述加热器芯端口相通，以允许冷却液的流动；
所述第三流量控制孔形成为使得所述第三流量控制孔在第(1-1)区段不与所述加热器芯端口重叠，所述第(1-1)区段短于所述第一区段并且包括所述阀体的所述整个旋转区段中的所述第一端；并且
所述第三流量控制孔形成为在第(1-2)区段、所述第二区段、所述第三区段以及所述第四区段中与所述加热器芯端口重叠，所述第(1-2)区段从所述第(1-1)区段延伸并且连接至所述第(1-1)区段的相对侧。
14.根据权利要求13所述的流量控制阀，其中，
所述第三流量控制孔形成为使得所述加热器芯端口在一区段中具有与所述第三流量控制孔的最小重叠面积，在该区段中所述散热器端口具有与所述第一流量控制孔在所述第三区段中的最大重叠面积。
15.根据权利要求13所述的流量控制阀，其中，
所述第三流量控制孔形成为使得所述第三流量控制孔的中间部分的轴向宽度窄于剩余部分的轴向宽度。
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