CN110566337A - 车用活性冷却剂体积减小的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种车用加压储液罐冷却剂分流器中的活性冷却剂体积减小管理的方法和装置。具体地，一种通过使用冷却剂旁路腔室和旁路截流阀等将冷却剂在加压冷却剂储液罐中分流，直到发动机达到工作温度的装置和方法。

Description

车用活性冷却剂体积减小的方法和装置

技术领域

本申请总体涉及车用加压储液罐冷却剂分流器中的活性冷却剂体积减小管理。具体地，本申请介绍了一种通过采用冷却剂旁路腔室和旁路截流阀，将冷却剂在加压冷却剂储液罐中分流，直到发动机达到工作温度的装置和方法。

背景技术

传统的车辆冷却系统具有冷却剂溢流瓶，该冷却剂溢流瓶通过使用软管物理地连接到散热器压力盖区域，在该区域设置有额外的冷却剂容积，用于对冷却剂膨胀、收缩以及冷却系统中的任何空气清除的管理。压力帽通常位于系统的最高点，因此多年来是一个很好的位置。随着车辆冷却系统变得越来越复杂，前端结构也变得低于发动机，通过使用加压冷却剂储液罐，传统的溢流瓶系统已被去除。加压系统的优点在于冷却剂加注点现在可以位于发动机罩下的任何位置，但要求在发动机预热期间，所有曾经与主冷却系统分离的冷却剂现在都包含在冷却系统的主动部分中，因此发动机的预热被延迟，直到额外体积的冷却剂已经被加热。在此构造中，冷却剂箱入口温度与发动机出口冷却剂温度大致相同。因此，冷却剂箱在车辆发动机预热循环期间预热，在冷的发动机的预热条件下降低了整体燃料经济性。在保持加压储液罐系统的优点的同时需要克服这些问题。

发明内容

根据本公开的实施例提供了许多优点。例如，根据本公开的实施例可以提高车辆冷却系统的性能，并在达到最佳操作温度时更快地实现性能，这既有利于推进系统性能，也有利于车辆乘员的安全性和舒适性。因此，根据本公开的实施例可能比以往的冷却系统更耐用，从而增加了消费者的满意度。

本公开描述了一种装置，包括具有第一腔室和第二腔室的冷却剂箱、联接到第一腔室的入口、联接到第二腔室的出口、联接在第一腔室和出口之间的旁路、用于确定第一腔室内流体温度的传感器、用于响应于流体的温度低于第一温度而将第一腔室内的流体联接到旁路的阀，所述阀进一步操作用于响应于流体的温度高于第一温度而将第一腔室内的流体联接到第二腔室。

本公开的另一方面描述了一种方法，包括从车辆冷却剂循环系统接收具有一定温度的冷却剂，将冷却剂联接到出口的储液罐旁路，确定冷却剂的温度，并在温度高于阈值温度时将冷却剂联接到与出口联接的储液罐。

本公开的另一方面描述了一种活性液储液罐，包括用于接收具有第一温度的液体的入口、出口、联接到入口的第一箱、联接到出口的第二箱以及联接到第一箱、第二箱和出口的恒温器，恒温器用于确定第一温度并在第一温度超过阈值时，将流体从第一箱引导至第二箱，在第一温度不超过阈值时，恒温器进一步操作将流体引导至出口。

结合附图，本发明的附加特征将从下面的说明书和所附权利要求中显而易见。

附图说明

图1示出了车用活性冷却剂体积减小的示例性应用的框图。

图2示出了示例性活性冷却剂管理装置的示例性横截面。

图3a示出了在正常操作模式下具有恒温机构的示例性冷却剂旁路腔室310a的横截面。

图3b示出了旁路模式下具有恒温机构的示例性冷却剂旁路腔室的横截面。

图4示出了车用活性冷却剂体积减小的示例性方法。

具体实施方式

以下针对车辆冷却剂系统的本发明实施例的讨论仅具有示例性，并且决不意图限制本发明或其应用或用途。例如，本公开的冷却系统被描述为具有对车辆的应用。然而，正如本领域技术人员将理解的，该体系结构可能具有除汽车应用之外的其他应用。

现在转到图1，示出了根据本公开的车用活性冷却剂容积减小的示例性应用的框图。现代车辆冷却系统通常被加压以利用内燃机的热效率来提高冷却剂的沸点。现代车辆设计使得传统冷却剂散热器盖在冷却剂回路最高点的定位成为难题。传统的冷却剂溢流瓶通常连接到散热器盖。目前的加压冷却剂储液罐的另一个缺点是冷却剂的全部体积都包括在冷却系统的活动部分中，因此达到最佳操作温度的时间被延迟，直到额外体积的冷却剂已经被加热。

示例性冷却剂系统100包括冷却剂泵110、车辆发动机缸体120、温度传感器130、加热器芯140、散热器150、活性冷却剂容积管理装置170和吸入侧恒温器160。冷却剂泵110可操作以使冷却剂在整个冷却剂系统100中循环。冷却剂泵110可以使用叶轮泵轮或类似装置，封闭在具有冷却剂流入口和出口的壳体内。所述冷却剂泵110可以经由蛇形带或类似的机械驱动，该蛇形带依附于被发动机曲柄旋转驱动的皮带轮，或者可以是独立于发动机转速操作的电泵。

车辆发动机缸体120容纳活塞、气缸、气门和曲轴，是车辆由于内部燃烧而产生的主要热源。加压冷却剂通过车辆发动机缸体120和缸盖内的通道泵送。热量从发动机缸体120的金属表面传导到加压冷却剂。加热的加压冷却剂流经温度传感器130，以确定加压冷却剂的温度。另外，加热器芯140可以用于将加压的冷却剂中的热量辐射到乘客舱中。散热器150用于从加压的冷却剂中提取热量，并将热量传递到车辆外部的空气中。通过散热器150的冷却剂流量也可由吸入侧恒温器160控制。

当车辆加热和冷却时，加压冷却剂储液罐170可用于储存额外体积的冷却剂，以处理冷却液的膨胀和收缩。加压冷却剂储液罐170包括两个腔室，一个较小的冷却剂旁路腔室和一个较大的缓冲罐腔室。冷却剂旁路腔室用于存储少量冷却剂，并用于分流缓冲罐腔室周围的冷却剂流量，直到发动机达到工作温度。这具有的有益结果是，在发动机运转的最低效率部分，发动机预热会更快，从而实现燃料经济性和车厢预热的改进。所提出的加压冷却剂储液罐170的另一个好处在于，其有助于在发动机运行和系统加注过程中从冷却剂回路中排出空气。

示例性冷却剂系统100还可进一步包括冷却剂旁路回路180，其可用于在吸入侧恒温器160限制来自散热器150的冷却剂流时保持适当的总发动机冷却剂流。吸入侧恒温器160可操作以在冷却剂系统正在加热到其操作温度时确定冷却回路中冷却剂的温度。当冷却剂温度达到其工作温度时，其开始允许冷却剂从散热器流动与冷却回路混合以维持工作温度。如果测定出较高的温度，则吸入侧恒温器160将促使散热器通过较大的流量和减小的流量以降低温度。

现在转到图2，示出了示例性活性冷却剂管理装置200的示例性横截面视图。活性冷却剂管理装置主要包括两个冷却剂存储腔室、一个冷却剂旁路腔室210和一个缓冲罐腔室220。冷却剂旁路腔室210为较小的腔室，其容纳具有旁路截流阀230和主恒温阀235的阀机构。活性冷却剂管理装置200可用于在入口管225处接收来自冷却剂循环系统的冷却剂，并在车辆预热期间将冷却剂转移到冷却剂旁路回路245，一旦车辆冷却剂达到工作温度，将冷却剂引导到缓冲罐腔室220。缓冲罐腔室220包括用于补偿冷却剂膨胀和收缩的冷却剂体积，是冷却系统中任何净化空气的积聚点。

冷却剂旁路腔室210容纳恒温机构，所述恒温机构包括旁路截流阀230和主恒温阀235。当恒温机构处于旁路模式时，旁路截流阀230打开，主恒温阀235关闭，冷却剂通过冷却剂旁路回路245流向出口管250。一旦冷却剂达到所需的工作温度，恒温机构将工作以打开主调温阀235并关闭旁路截流阀230，以便引导冷却剂通过冷却剂和空气通道255进入缓冲罐腔室220。然后，冷却剂与储存在缓冲罐腔室220中的额外冷却剂混合，并使额外冷却剂加热。然后，冷却剂流经出口管250回到冷却剂循环系统中。出口管可选地具有阀，以防止在旁路模式期间关闭的冷却剂旁路回路245回流。恒温机构可以任选地由阀系统替代，所述阀系统由温度传感器(如热电偶和微处理器等)切换。

活性冷却剂管理装置200可进一步使用第一压力阀275，以允许空气通过冷却剂和空气通道255流入缓冲罐220，但将限制冷却剂流的通过。从冷却系统分离出的进入缓冲罐220的空气可通过第二压力阀280被推至大气压力。示例性冷却剂系统还包括第一减压阀275，例如浮阀或微动阀，以及第二减压阀280，例如压力阀或压力盖，其可用于分离冷却剂回路和加压冷却剂储液罐内的滞留空气。如果使用压力盖作为第二减压阀280，则可以使用它向系统加注冷却剂。

现在转到图3，示出了在正常工作模式下具有恒温机构的示例性冷却剂旁路腔室310a的横截面。在正常操作模式下，冷却剂通过入口管330a从冷却剂循环系统流入冷却剂旁路腔室310a。主恒温阀320a处于打开位置，而旁路截流阀335a显示处于关闭位置。然后冷却剂流到冷却剂旁路腔室的上部，通过冷却剂和空气通道315a进入储液罐腔室。在该模式中，没有冷却剂流过冷却剂旁路回路340a。在示例性实施例中，主恒温阀320a和旁路截流阀335a中的至少一个可以是蜡丸式恒温阀325a或类似的阀。冷却剂旁路腔室310a可进一步使用微动阀或浮阀325a，主要用于在旁路模式和维护加注期间除气。

图3b示出了处于旁路模式的恒温机构310b的示例性冷却剂旁路腔室横截面。在旁路或预热操作模式下，冷却剂可从冷却剂循环系统经由入口管330b流入冷却剂旁路腔室310b。主恒温阀320b被示出处于关闭位置，旁路截流阀335b被示出处于打开位置。在一个示例性实施例中，这些阀可响应于蜡丸式恒温阀327b或类似的阀而启动。在旁路模式下，冷却剂流过冷却剂旁路回路340b，由冷却剂循环系统再循环并旁路通过储液罐腔室。在该模式下，没有冷却剂流过冷却剂和空气通道315b或储液罐腔室。冷却剂旁路腔室310a可以在下冷却剂旁路腔室和上冷却剂旁路腔室310b之间进一步使用微动阀或浮阀325b，以便在冷却剂加注和排气期间，在冷态和暖态冷却过程中允许任何需要的空气通过，同时在这些条件期间阻止冷却剂流动。

示例性蜡丸式恒温阀327a、327b可使用刚性外壳制成，该刚性外壳由密封体内的铜负载蜡丸式驱动的针阀封装。随着冷却剂温度的升高，蜡膨胀，从而使驱动针阀的密封体膨胀。在该示例性实施例中，膨胀密封体可致动打开主恒温阀320a和320b并关闭旁路截流阀335a和335b，其中收缩密封体可致动关闭主恒温阀320a和320b并打开旁路截流阀335a和335b。

所提出的具有冷却剂旁路腔室的系统的好处包括提高发动机预热速度、提高发动机燃油经济性，以及在寒冷条件下更快的车厢预热。此外，使用叠板热交换器(SPHE)可以改善发动机油和变速器油的预热。

现在转到图4，示出了车用活性冷却剂体积减小的示例性方法400。该方法首先用于从车辆冷却剂循环系统410接收具有一定温度的冷却剂。然后，该方法将冷却剂联接到与入口420联接的储液罐旁路腔室。然后，该方法可用于确定冷却剂430的温度。如果冷却剂的温度超过阈值温度，则该方法可用于将冷却剂联接到与旁路腔室联接的储液罐，以响应高于阈值温度440的温度。然后，该方法回到从车辆冷却剂循环系统410接收具有一定温度的冷却剂。如果冷却剂的温度不超过阈值温度，则该方法将继续通过储液罐出口将冷却剂联接回到车辆冷却剂循环系统410。

该方法可进一步用于将冷却剂联接到储液罐旁路，以响应低于阈值温度的冷却剂温度，其中冷却剂通过恒温器联接到储液罐和储液罐旁路中的至少一个。该方法可用于根据温度传感器确定冷却剂的温度。在冷却剂达到阈值温度后，储液罐可能含有车辆冷却剂循环系统使用的额外体积的车辆冷却剂。阈值温度可根据车辆推进系统的操作温度来确定。

另外，虽然前面讨论的示例性实施例描述了冷却剂旁路腔室和配置的缓冲罐腔室，但是两个罐可以选择位于不同的位置，并通过软管等连接。尽管在示例性实施例中描述了蜡丸式恒温器，但该系统可以使用由发动机冷却剂温度传感器控制并由发动机控制模块等激活的电子阀来实现。

上述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员将容易从这些讨论和附图以及权利要求中认识到，在不背离以下权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种更改、修改和变更。

Claims (10)

1.一种活性液储液罐，包括：

-用于接收具有第一温度的液体的入口；

-出口；

-联接到所述入口的第一箱；

-联接到所述出口第二箱；以及

-联接到所述第一箱、所述第二箱和所述出口的恒温器，用于确定所述第一温度，并且响应于所述第一温度超过阈值温度将流体从所述第一箱引导到所述第二箱，所述恒温器还响应于所述第一温度不超过所述阈值温度将流体引导到所述出口。

2.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述第一箱的体积小于所述第二箱的体积。

3.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述恒温器是蜡丸式恒温器。

4.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述活性液储液罐是加压车辆冷却剂循环系统的一部分。

5.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述液体是用于车辆冷却系统的冷却剂。

6.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述恒温器能够操作以响应于所述第一温度超过所述阈值温度打开所述第一箱和所述第二箱之间的阀。

7.如权利要求1所述的活性液储液罐，其中所述恒温器能够操作以响应于所述温度不超过所述阈值温度将液体联接到旁路以绕过所述第二箱。

8.如权利要求1所述的活性液储液罐，还包括联接到所述出口的加热器芯。

9.一种装置，包括：

具有第一腔室和第二腔室的冷却剂箱；

联接到所述第一腔室的入口；

联接到所述第二腔室的出口；

联接在所述第一腔室和所述出口之间的旁路；

用于确定所述第一腔室中流体温度的传感器；以及

阀，用于响应于流体温度低于第一温度将第一腔室内的流体与旁路联接，该阀能够进一步操作以响应于流体温度高于第一温度将第一腔室内的流体联接到第二腔室。

10.一种方法，包括：

从车辆冷却剂循环系统接收具有温度的冷却剂；

将冷却剂联接到与出口联接的储液罐旁路；

确定所述冷却剂的所述温度；以及

响应于所述温度高于阈值温度，将所述冷却剂联接到与所述出口联接的储液罐。