CN112145749A - 一种四通阀、暖通元件加热回路及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四通阀，包括阀体，阀体内设有阀腔和阀芯组件，阀体上设有第一出液口、第一进液口、第二进液口、第二出液口以及连通第二进液口和第一出液口的旁通通路；阀芯组件包括安装座，安装座与阀体固定连接，封装柱壳右端与第一阀芯固定连接，第一阀芯与阀腔右部开口对应配合，第一弹簧设于第一阀芯和安装座之间，推杆右端与阀体固定连接，左端伸入到封装柱壳内部的相变材料中；封装柱壳左端与连接柱固定连接，连接柱左端与第二阀芯固定连接，第二阀芯与阀腔左部开口对应配合，第二弹簧设于第二阀芯和封装柱壳之间。其能够实现暖通元件加热回路的切换，结构简单，成本低。本发明还公开了具有上述四通阀的暖通元件加热回路及车辆。

Description

一种四通阀、暖通元件加热回路及车辆

技术领域

本发明涉及汽车暖通系统，具体涉及四通阀、暖通元件加热回路及车辆。

背景技术

随着油耗法规要求的不断加严，汽车新能源技术应用越来越广泛，特别是PHEV车型，即混合动力车型。在PHEV车型上，当车辆在纯电动模式下行驶，发动机不工作，此时无法使用发动机冷却液对暖通元件进行加热，无法满足用户的取暖需求。

参见图1，为解决PHEV车型在纯电工作模式下用户无法取暖的问题，一般在暖通元件和发动机组成的回路上另外增加加热器和电子辅助水泵，形成独立回路，通过增加三通电磁阀和三通管，实现两个回路间的切换，工作方式包括两个模式。

工作模式一，发动机工作，使用发动机冷却液对暖通元件进行加热，三通电磁阀通过ECU控制开关连接到发动机回路，此时通过发动机冷却液对暖通元件加热，实现用户取暖。

工作模式二，发动机不工作，无法使用发动机冷却液对暖通元件进行加热时，三通电磁阀通过ECU控制开关接到另一回路，通过三通管直接连接到暖通回路，此时通过加热器和电子辅助水泵工作，电子辅助水泵提供冷却液流动动力，加热器对该回路冷却液进行加热，形成独立回路，进而实现对暖通元件进行加热，满足用户的取暖需求。

此种方案需要使用三通电磁阀进行控制，而三通电磁阀成本较高，并且需要ECU对三通电磁阀进行控制，增加了ECU控制逻辑的复杂程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种四通阀、暖通元件加热回路及车辆，其能够实现暖通元件加热回路的切换，结构简单，成本低。

本发明所述的四通阀，包括阀体，所述阀体内设有阀腔，所述阀腔内固定有阀芯组件，所述阀体侧壁上设有与阀腔左部开口连通的第一出液口、与阀腔中部开口连通的第一进液口、与阀腔右部开口连通的第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与阀腔之间设有单向阀，所述阀体外侧设有连通第二进液口和第一出液口的旁通通路；所述阀芯组件包括安装座、第一阀芯、第二阀芯、第一弹簧、第二弹簧、推杆、连接柱、封装柱壳以及设于封装柱壳内的相变材料，所述安装座与阀体固定连接，安装座上设有容封装柱壳左右移动的导向孔；所述封装柱壳右端与第一阀芯固定连接，所述第一阀芯与阀腔右部开口对应配合，所述第一弹簧设于第一阀芯和安装座之间，所述推杆右端与阀体固定连接，左端插入到封装柱壳内部的相变材料中；所述封装柱壳左端与连接柱右端固定连接，所述安装座上设有容连接柱穿过的通孔，所述连接柱左端与第二阀芯固定连接，所述第二阀芯与阀腔左部开口对应配合，所述第二弹簧设于第二阀芯和封装柱壳之间；当相变材料受热融化，第一阀芯和第二阀芯均向左移动，使得阀腔左部开口关闭、右部开口导通；当相变材料为固相状态，阀腔左部开口导通、右部开口关闭。

当从第一进液口进入到阀腔中部的液体温度低于相变材料的相变温度时，相变材料处于固相状态，第一阀芯在第一弹簧作用下封闭阀腔右部开口，第二阀芯处于导通状态，阀腔内的液体经阀腔左部开口、第一出液口排出，从第二进液口进入的液体经过单向阀流入阀腔右部，然后经第二出液口排出。

当从第一进液口进入到阀腔中部的液体温度高于相变材料的相变温度时，相变材料由固相状态转变为液相状态，体积增加，由于封装柱壳内部空间恒定，相变材料体积增加将导致推杆左端逐渐脱离相变材料，使得第一阀芯和封装柱壳向左移动，导通阀腔右部开口，从第一进液口进入到阀腔中部的液体经阀腔右部开口、第二出液口排出。封装柱壳带动第二阀芯向左移动，关闭阀腔左部开口，由于阀腔右部充满液体，单向阀处于关闭状态，从第二进液口进入的液体经旁通通道、第一出液口排出。

进一步，所述阀体包括位于左部的阀盖和位于右部的阀座，所述阀盖和阀座的连接处设有密封圈。

进一步，所述单向阀的第三进液口与阀体的第二进液口连通。

进一步，所述相变材料为石蜡。

一种暖通元件加热回路，包括发动机、暖通元件、加热器、电子辅助水泵、上述的四通阀，所述四通阀的第一进液口与发动机出水口连接，第一出液口与发动机进水口连接，第二进液口与电子辅助水泵出水口连接，第二出液口与加热器进水口连接，所述暖通元件设于电子辅助水泵和加热器之间。

一种车辆，包括上述的暖通元件加热回路。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明利用相变材料随温度变化改变物理性质的特性，通过相变材料在固相和液相之间的体积变化，带动第一阀芯和第二阀芯移动，实现了不同开口的导通或关闭，进而能够调整从第一进液口和第二进液口流入阀腔内部液体的走向，满足不同应用场景。并且所述四通阀通过机械控制即可实现第一阀芯和第二阀芯的移动，无需其他辅助电子装置，结构简单，成本低廉。

2、本发明将四通阀用于暖通元件加热回路，当发动机水温达到相变材料的相变温度值时，即发动机工作，相变材料受热融化，第一阀芯和第二阀芯均向左移动，使得阀腔左部开口关闭、右部开口导通，直接利用发动机冷却液余温对暖通元件进行加热。当发动机水温未达到相变材料的相变温度值时，即发动机不工作，相变材料为固相状态，阀腔左部开口导通、右部开口关闭，利用电子辅助水泵和加热器分别提供冷却液的流动动力和热源，满足用户取暖需求。所述四通阀代替了现有技术中的电磁阀和三通管，降低了布置成本，并且由于四通阀不需要ECU进行控制，使得ECU控制逻辑更为简单。

附图说明

图1是现有暖通元件加热回路的结构示意图；

图2是本发明所述暖通元件加热回路的结构示意图；

图3是本发明所述四通阀的结构示意图；

图4是本发明所述阀盖的结构示意图；

图5是本发明所述阀座的结构示意图；

图6是本发明所述单向阀的结构示意图；

图7是本发明所述阀芯组件的结构示意图；

图8是本发明所述阀芯组件的连接示意图；

图9是本发明所述密封圈的结构示意图；

图10是本发明所述四通阀的工作示意图之一；

图11是本发明所述四通阀的工作示意图之二。

图中，1—阀体，2—阀腔，3—阀芯组件，31—支撑座，32—第一阀芯，33—第二阀芯，34—第一弹簧，35—第二弹簧，36—推杆，37—封装柱壳，38—连接柱，39—相变材料，4—第一进液口，5—第一出液口，6—第二进液口，7—第二出液口，8—单向阀，81—第三进液口，82—钢球，83—钢球挡杆，9—旁通通路，10—密封圈，11—阀盖，12—阀座，13—密封槽，14—卡接槽，15—第一密封圈，16—第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图3至图5，所示的四通阀，包括阀体1，所述阀体1包括位于左部的阀盖11和位于右部的阀座12，所述阀盖11和阀座12通过螺纹连接，且连接处设有密封圈10。所述阀体1内设有阀腔2，所述阀腔2内固定有阀芯组件3，所述阀体1侧壁上设有与阀腔2左部开口连通的第一出液口5、与阀腔2中部开口连通的第一进液口4、与阀腔2右部开口连通的第二进液口6和第二出液口7。所述第二进液口6与阀腔2之间设有单向阀8，所述阀体1外侧设有连通第二进液口6和第一出液口5的旁通通路9。

参见图7和图8，所述阀芯组件3包括安装座31、第一阀芯32、第二阀芯33、第一弹簧34、第二弹簧35、推杆36、连接柱38、封装柱壳37以及设于封装柱壳37内的相变材料39。所述安装座31边沿设有向外延伸的卡接片，该卡接片与阀腔2内的环形卡接槽14对应卡接配合，实现安装座31与阀体1的固定连接。安装座31上设有容封装柱壳37左右移动的导向孔；所述封装柱壳37右端与第一阀芯32固定连接，所述第一阀芯32与阀腔2右部开口对应配合，所述第一弹簧34设于第一阀芯32和安装座31之间，所述推杆36右端与阀体1固定连接，左端插入到封装柱壳37内部的相变材料39中。所述封装柱壳37左端与连接柱38右端固定连接，所述安装座31上设有容连接柱38穿过的通孔，所述连接柱38左端与第二阀芯33固定连接，所述第二阀芯33与阀腔2左部开口对应配合，所述第二弹簧35设于第二阀芯33和封装柱壳37之间。

参见图6，所述单向阀8采用铆接的方式固定在阀座12内，单向阀8上设有第三进液口81、钢球82和钢球挡杆83，所述第三进液口81与阀体1的第二进液口6连通，液体只能从单向阀8的第三进液口81一侧流入。

参见图9，所述密封圈10包括第一密封圈15和第二密封圈16，第一密封圈15对阀盖11和阀座12结合面的阀腔2位置进行密封，第二密封圈16对阀盖11和阀座12结合面的旁通通路9位置进行密封。

综合成本和相变温度范围考虑，选用石蜡作为相变材料39。

参见图2，所示的暖通元件加热回路，包括发动机、暖通元件、加热器、电子辅助水泵、上述的四通阀，所述四通阀的第一进液口4与发动机出水口连接，第一出液口5与发动机进水口连接，第二进液口6与电子辅助水泵出水口连接，第二出液口7与加热器进水口连接，所述暖通元件设于电子辅助水泵和加热器之间。

当发动机工作时，参见图2和图10，发动机出水口与第一进液口4连通，进入四通阀的阀腔2中的水温度较高，达到相变材料39的转换温度，封装柱壳37中的石蜡受热融化，逐渐由固相转换为液相，体积增加。由于封装柱壳37内部空间恒定，相变材料39体积增加将缩小推杆36插入相变材料39内部长度，导致推杆36左端逐渐脱离相变材料39，进而使得第一阀芯32和封装柱壳37向左移动，第一弹簧34处于压缩状态，导通阀腔2右部开口。封装柱壳37带动第二阀芯33向左移动，第二弹簧35处于压缩状态，关闭阀腔2左部开口，由于阀腔2右部充满液体，单向阀8处于关闭状态。即发动机工作时，第一阀芯32处于导通状态，第二阀芯33处于关闭状态，发动机出水口排出高温水经第一进液口4流入阀体1内部，再由第二出液口7排出流入暖通芯体进水口，用于加热暖通芯体。之后暖通芯体出水口排出的低温水从阀体1的第二进液口6流入，经旁通通路9、第一出液口5排出回流到发动机进水口，直接利用发动机冷却液对暖通芯体加热。

当发动机不工作时，参见图2和图11，进入四通阀的阀腔2中的水温度较低，未达到相变材料39的转换温度，封装柱壳37中的石蜡为固相，第一弹簧34和第二弹簧35处于自由状态，第一阀芯32在第一弹簧34作用下封闭阀腔2右部开口，第二阀芯33处于导通状态。发动机冷却液从阀体1的第一进液口4流入阀腔2，再经过第二阀芯33由第一出液口5排出回流到发动机进水口，发动机进入单独的冷却循环。通过电子辅助水泵为冷却液提供动力，使得电子辅助水泵排出的液体从阀体1的第二进液口6流入，再经过单向阀8由第二出液口排出，流向加热器，经加热器处理后的液体流向暖通芯体，形成独立的加热回路，对暖通芯体进行加热，满足了用户的取暖需求。

一种车辆，包括上述的暖通元件加热回路。

Claims (6)

1.一种四通阀，包括阀体（1），所述阀体（1）内设有阀腔（2），所述阀腔（2）内固定有阀芯组件（3），其特征在于：所述阀体（1）侧壁上设有与阀腔（2）左部开口连通的第一出液口（5）、与阀腔（2）中部开口连通的第一进液口（4）、与阀腔（2）右部开口连通的第二进液口（6）和第二出液口（7），所述第二进液口（6）与阀腔（2）之间设有单向阀（8），所述阀体（1）外侧还设有连通第二进液口（6）和第一出液口（5）的旁通通路（9）；

所述阀芯组件（3）包括安装座（31）、第一阀芯（32）、第二阀芯（33）、第一弹簧（34）、第二弹簧（35）、推杆（36）、连接柱（38）、封装柱壳（37）以及设于封装柱壳（37）内的相变材料（39），所述安装座（31）与阀体（1）固定连接，安装座（31）上设有容封装柱壳（37）左右移动的导向孔；

所述封装柱壳（37）右端与第一阀芯（32）固定连接，所述第一阀芯（32）与阀腔（2）右部开口对应配合，所述第一弹簧（34）设于第一阀芯（32）和安装座（31）之间，所述推杆（36）右端与阀体（1）固定连接，左端插入到封装柱壳（37）内部的相变材料（39）中；

所述封装柱壳（37）左端与连接柱（38）右端固定连接，所述安装座（31）上设有容连接柱（38）穿过的通孔，所述连接柱（38）左端与第二阀芯（33）固定连接，所述第二阀芯（33）与阀腔（2）左部开口对应配合，所述第二弹簧（35）设于第二阀芯（33）和封装柱壳（37）之间；

当相变材料（39）受热融化，第一阀芯（32）和第二阀芯（33）均向左移动，使得阀腔（2）左部开口关闭、右部开口导通；当相变材料（39）为固相状态，阀腔（2）左部开口导通、右部开口关闭。

2.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述阀体（1）包括位于左部的阀盖（11）和位于右部的阀座（12），所述阀盖（11）和阀座（12）的连接处设有密封圈（10）。

3.根据权利要求1或2所述的四通阀，其特征在于：所述单向阀（8）的第三进液口（81）与阀体（1）的第二进液口（6）连通。

4.根据权利要求1或2所述的四通阀，其特征在于：所述相变材料（39）为石蜡。

5.一种暖通元件加热回路，其特征在于：包括发动机、暖通元件、加热器、电子辅助水泵、权利要求1~4任一项所述的四通阀，所述四通阀的第一进液口（4）与发动机出水口连接，第一出液口（5）与发动机进水口连接，第二进液口（6）与电子辅助水泵出水口连接，第二出液口（7）与加热器进水口连接，所述暖通元件设于电子辅助水泵和加热器之间。

6.一种车辆，其特征在于：包括权利要求5所述的暖通元件加热回路。

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