CN1122407A - 内燃机的温度控制系统 - Google Patents

Abstract

一控制恒温器，连接至内燃机液体冷却系统。控制恒温器有一进口侧壳体和一出口侧壳体，它们相互联通以在其内构成阀门通道，阀门通道内有一热驱动器，一阀由热驱动器操纵。进出口侧壳体与液体冷却系统的冷却剂通道联通，从而一部分冷却系统中的冷却剂从进口侧壳体经阀门通道流至出口侧壳体。热驱动器布置成当冷却剂温度高于预定温度时使阀门关闭。一护套用来将从出口侧壳体排出的冷却剂的热量传递至内燃机的一个部件，从而将此部件的温度控制于恒定值。

Description

内燃机的温度控制系统

本发明涉及具有液体冷却系统的内燃机温度控制系统，更具体地涉及可使内燃机内的一个部件的温度保持不变的温度控制系统。比如，这个部件是内燃机中所使用的诸如空气或燃油之类流体的管道。

在汽车发动机的电子燃油喷射系统中，为能以适当的空燃比以及燃油喷射定时来喷射燃油，发动机的运行状况、诸如发动机速度、进气量和温度及燃油温度等是由许多传感器来监测以获得电信号。所测得的电信号输入计算机，以根据发动机运行工况计算适当的空燃比及喷射定时。因此，系统结构复杂，制造成本增加。

本发明的一个目的是提供一个温度控制系统，用以控制发动机燃油喷射系统内的一个部件的温度、比如节流阀体、燃油喷射器内的燃油管、或者空气滤清器的排出管的温度，无论在发动机的任何运行条件下都控制到一预定的恒定值，从而防止发动机结冰或汽阻，并减少传感器的数目，从而降低燃油喷射系统的制造成本。

在本发明中，一恒温器根据发动机的冷却剂将部件的温度保持不变，从而消除上述缺点。恒温器包括一个可操作性强、灵敏度高且寿命长的热驱动器。

根据本发明，提供了一种用于可具有液体冷却系统的内燃机的温度控制系统，液体冷却系统包括散热器、控制冷却剂的冷却恒温器。温度控制系统包括具有一进口侧壳体和一出口侧壳体的控制恒温器，两个壳体相互联通以在其内形成一阀门通道，还包括在阀门通道内的一热驱动器、和一个安装在杆的伸出端部上可滑动的阀。

进口侧壳体和出口侧壳体与液体冷却系统的冷却剂通道相联通，这样，使冷却系统内的冷却剂就从进口侧壳体通过阀门通道流到出口侧壳体。一热交换装置用来将从出口侧壳体排出的冷却剂的热量传递给内燃机的一个部件，从而将这个部件的温度控制在恒定值。

从下面结合附图的详细说明中，本发明的这些和其他目的及特征将变得很清楚。

图1是本发明温度控制系统中的恒温器的剖示图，其中，阀处于完全开启的状态；

图2是恒温器处于闭合状态的剖示图；

图3是原尺寸的恒温器的剖示图；

图4是作为本发明一个实施例的汽车发动机冷却系统的示意图；

图5是显示发动机冷却剂的温度和流率随时间的变化；

图6是显示发动机停车时的变化；

图7是显示图6以后的变化情况；

图8是显示用来控制汽车发动机燃油喷射系统内的节流阀体的温度控制系统的示意图；

图9是用来控制燃油喷射系统内的燃油管的温控系统的一种变形示意图；

图10是显示用来控制空气滤清器的温控系统的另一种变形示意图；

图11是显示用来控制串联在一起的节流阀体和燃油管的系统的又一种变形的示意图；

图12是显示本发明又一实施例的示意图；

图13是显示Ba和Bb温度变化的图。

参看图1，根据本发明的用于温度控制系统的恒温器1包括一进口侧壳体11、一固定安装在进口侧壳体11上的出口侧壳体10，和一位于由壳体10及11形成的阀门通道内的热驱动器2。

热驱动器2包括一钢质驱动杆3、一可滑动地安装在杆3上的导向件4和一密封固定至导向件4上的弹性密封袋5。密封袋5插入一装填有石蜡丸6的导热筒7内，导向件4牢固地安装在筒7内。密封袋5有一与杆3配合的开口8，在袋5和杆3之间形成了一个间隙。袋5的厚度缩小到一非常小的值。比如，厚度是杆3的直径的20％至2％之间。间隙的宽度近似等于密封袋5的厚度，并充填有润滑油9。通过开口8与杆3的配合，可防止润滑油9从袋内漏出。

而且，在导向件4和杆3之间有一密封装置S，以防止润滑油从密封袋5内漏出，以及防止外部的物质进入密封袋内。密封装置S包括一可移动的隔离圈21、一对位于隔离圈21两端的上、下O型圈22、以及一装在上O型圈22上并由导向件4保持住的护圈22a。杆3从导向件4伸出。

具有多个开口20的护圈12连接至筒7。护圈12与壳体10的内壁上形成的一个凸肩相配合，并由壳体11的一端固定在那里。圆柱形橡胶阀17可滑动地安装于杆3的一个端部上。壳体11有一与阀17相对应的阀座18。一E型圈19与杆3相配合，一弹簧座圈13安装在杆3上，并与E型圈19配合。

在壳体11内壁上形成的凸肩和弹簧座圈13之间有一复位螺旋弹簧14，用来沿壳体11的轴向向下对杆3施力。一卡环15固定于杆3的外端，用来防止阀17从杆上脱开。阀簧16位于阀17和绕着杆3的弹簧座圈13之间以向上对阀17施力。壳体11内有一冷却剂进口通道11a，壳体10有一冷却剂出口通道10a。通道11a和10a由开口20相互联通。阀17用来控制冷却剂的流动，如图上箭头所示方向进入壳体11。这点将在下面详细描述。壳体10在其下端部形成有外螺纹23。

当冷却剂的温度上升而超过恒温器1的预定值时，石蜡6受热，膨胀。由于袋5非常薄，石蜡6的膨胀使密封袋5内的润滑油9的压力增加到与石蜡6的压力相当的值。润滑油的压力施加于杆3上使之向上，因此，袋5在压力平衡状态下的石蜡6与润滑油9之间处于浮动状态。这样，杆3就向上移动了。

在这种状态，由于密封袋5不参与提起杆3，热驱动器2的寿命就大大延长了。

由于密封袋5的厚度非常薄，可以减小导热筒7的直径。筒7的直径越小，筒的强度增加越多。结果，筒7的壁厚可以减小，这使得热敏性提高，且使热驱动器2的尺寸和重量减小。

相反，杆3的直径可以增加，在筒7内石蜡6产生的提升杆所需的压力与杆3的直径平方成反比地减小。结果，石蜡6的压力并进而润滑油9的压力随着杆3直径的增加而大大减小了。这也延长了热驱动器的寿命。

图3显示了直径为3毫米的原尺寸的热驱动器2。

图2显示了杆3顶着弹簧14升到最大提升位置的状态。阀17与壳体11上的阀座18相配合，卡环15与壳体11的内壁相配合。

当冷却剂温度下降时，石蜡6收缩。这样，螺旋弹簧14使阀17降低到如图1所示的开启位置。

图4显示了一种汽车发动机冷却系统，本发明的温度控制系统的恒温器应用于此冷却系统。冷却系统包括一位于发动机E的水套24的上部出口26与散热器27的上部进口28之间的第一冷却剂通道29、一位于散热器27下部出口30与发动机E的汽缸体34的下部进口35之间的第二冷却剂通道36，包括恒温器罩31、恒温器壳体32以及一水泵33。在第一通道29的连接处J与恒温器壳体32之间有一旁路通道37，用来使第一通道29不经过散热器27就与第二通道36联通。

发动机的冷却剂恒温器38由恒温器罩31固定至壳体32。冷却剂恒温器38有一个主阀39和一旁路阀40。

恒温器1位于从水套24引出的冷却剂通道25与旁路阀40上游处的旁路通道37的连接处37’之间。

有一像换热器的恒温护套41用来根据冷却剂将发动机的一个部件的温度保持恒定。恒温器1的螺纹23与进口42配合。恒温器1的壳体11的一端通过进口通道43与通道25相连。恒温护套41的出口44通过排出通道45与连接处37’联通。

参看图8，恒温护套41安装于燃油喷射系统(图上未示)的节流阀体46上。恒温护套41两端成形有密封槽。通过O型圈48与节流阀体46的端部47配合，并且由一卡环49水封地固定在那里。

由通道43连接至通道25的恒温器1通过使螺纹23与进口42的螺纹配配合而固定至恒温护套41上。出口44经通道45连接至连接处37′。这样，冷却剂就在护套41内流通了。

在图4中的冷却系统中，在发动机暧机期间，冷却剂恒温器38的主阀39闭合，而与主阀成一体的旁路阀40完全开启。这样，从水套24的出口26出来的冷却剂不到散热器27去。冷却剂由水泵33循环而通过第一通道29的连接处J、旁路通道37、壳体32、水泵33以及水套24的进口35，如箭头所示。这样，冷却剂的温度迅速升高。

此时，在温度控制系统中，通道25的冷却剂通过通道43而被部分地导入恒温器1，并通过护套41、通道45、连接处37′、水泵33及汽缸体34的进口35而循环。

温度控制系统的运作将参照图5、6、7中所示的测量记录进行描述。

在图4中，A′指壳体32内冷却剂的温度测量点，B′指恒温护套41内的测量点，C′指壳体罩31上游的第二通道36内的冷却剂流率测量点。

用于第一及第二冷却剂通道29及36的管子直径为24毫米，用于旁路通道37的管子直径为10毫米，用于通道43和45的管子直径为5.5毫米。在C′处经过散热器27的冷却剂的最大流率是每分钟48升。恒温器1内的阀17升起2毫米，并在40℃时闭合。

如图5所示，在发动机空转时，壳体32内的A′处的冷却剂温度A和在护套41内B′处的冷却剂温度B以A、B之间相差3℃迅速升高。温度A升高至96℃。另一方面，当温度B成为40℃时阀17闭合，这样冷却剂不流至恒温器1。这样，温度B停止上升。

在初始阶段，恒温器1在温度变化±0.5℃下灵敏地工作以开启和闭合阀17。当A和B之间的温差增大时，由于通过壳体11传递的热量使驱动器2稍稍提升。这样，阀17牢牢地闭合，从而温度B不会超过40℃。

然而，由于壳体11和壳体10的热传导，与护套41内的温度B相比，石蜡的温度要高4℃。因此，如果温度B是36℃，阀17不开启，这样，温度B不会上升。

在发动机暧机期间，当温度A上升到使主阀39开始开启的86℃时，温度B下降4℃而成为36℃。然后，当温度B下降0.5℃时，阀17开启以引入具有较高温度A的冷却剂。当温度B上升0.5℃时，阀17闭合而将温度保持在36℃，不管汽车的瞬时状态，比如是在加速或减速。

在C′处的冷却剂流率当主阀39闭合期间为零。当冷却剂的温度A升至86℃时，主阀39开始开启。流率C在89℃时迅速增加。当旁路阀40在92℃下完全闭合时，流率C上升至每分钟48升(48L/M)。

如图6所示，当发动机停车时，流率C为零。温度A逐渐下降，而温度B逐渐上升。然而，温度B不会超过40℃。尽管点A和B之间的温差值减小了，但温度线不会相互交叉，而温差保持在如图7中所示的3℃。

这样，节流阀体46内的进气温度在预定值范围内保持恒定，而不论发动机的运行状态如何。

尽管护套41的排出通道45连接于旁路阀40上游处的旁路通道37，通道45可以在上游51处连接至水泵33，如图4中虚线所示。

图9显示了系统的一种改变形式。一恒温护套41a以与上述实施例相同的方式连接至恒温器1，并安装于燃油喷射系统的燃油喷射器(图未示)的燃油管50上，以使燃油温度保持不变。护套41a通过O型圈48与燃油管50配合并由卡环49水封地固定在那里。护套41a的出口44a通过通道45连接至旁路连接处37′。

冷却剂以图8中所示的相同方式在护套41a内循环，对其描述就省略了。

图10显示了另一实施例。一恒温护套41b用来保持通过与空气滤清器(未示)的出口相连的进气管46b的进气的温度。护套41b的出口44b通过通道45连接至旁路连接处37′。其他结构与图8相同，相同的部件用与图4中相同的标号表示。

这样，从空气滤清器中排出的进气温度保持不变。由于系统用来控制进气的温度，目的与图8中的相同。因此，可根据各种情况来选择每种系统。

图10中的系统对发动机的汽化器是有效的。

图11显示了又一种改变形式。进气管46b的护套46b与燃油管50的护套41a串联。护套41b的出口44b通过通道45a连接至护套41a的进口42a处。

这样，恒温器1将进气管46b内的进气温度以及燃油管50内的燃油温度分别同时控制于恒定值。

图12显示了本发明的再一实施例。一对恒温器1a和1b通过壳体11平行地连接至冷却剂通道25。恒温器1a和1b都设定于不同的启阀温度，比如40℃(Ba)和50℃(Bb)。恒温器1a和1b连接至各自的恒温护套上。这样，本发明的系统可用来将各部件的温度控制于各种值。

图B显示了温度Ba和Bb的变化。

根据本发明，在冷却系统中有恒温器用来将发动机部件的温度保持于恒定。这样，可减少传感器数目，以减少成本。而且，防止了发动机结冰或汽阻。而且，有利于发动机燃烧完善，从而减少排放和燃油消耗。

虽然本发明已结合特定的较佳实施例进行了描述，应当明白这些描述只是用来说明并不限定本发明的范围，本发明范围由后附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.用于具有液体冷却系统内燃机的温度控制系统，冷却系统包括一散热器和用于控制冷却剂的冷却剂恒温器，该温度控制系统包括：

至少一个控制恒温器，它包括

一进口侧壳体，

一出口侧壳体，两个壳体相互联通以在其内形成一阀门通道，

进口侧壳体和出口侧壳体与液体冷却系统的冷却剂通道联通，从而冷却系统内的一部分冷却剂从进口侧壳体通过阀门通道流至出口侧壳体；

位于阀门通道内的热驱动器，

一阀门，它连接至热驱动器以便当冷却剂的温度高于预定温度时关闭阀门通道，以及

一热交换装置，用来将从出口侧壳体排出的冷却剂热量传递至内燃机的至少一个部件，从而将这个部件的温度控制于一恒定值。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，多个热交换装置串联在一起以用于多个部件。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

多个控制恒温器与冷却剂通道平行地联通，控制恒温器的驱动温度可设定不同值。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，热交换装置是一围绕着此部件的护套，它与出口侧壳体的出口连接以使冷却剂在护套内围绕着部件流动。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，进口侧壳体的进口连接至与冷却系统的水套联通的冷却剂通道，出口侧壳体的出口连接至位于旁路阀上游处的冷却系统的旁路。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，进口侧壳体的进口连接至与冷却系统的水套联通的冷却剂通道，出口侧壳体的出口连接至一水泵进口侧。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，此部件是一位于发动机进气通道内的节流阀体。

8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，此部件是发动机燃油喷射系统的喷油管。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，此部件是位于发动机的空气滤清器下游的进气管。

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