CN113227553B - 在车辆中的冷却剂回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在车辆中的冷却剂回路(10、10'、10"、10"')，该冷却剂回路具有泵(18)、要被冷却的发动机(12)和冷却器(14)其特征在于，在发动机(12)与冷却器(14)之间在主通道(20)之间设置有第一流量调节单元(22)，第一流量调节单元包括第一阀(32)和第一致动器(30)并且根据冷却剂的温度无级地恒温地开环或闭环控制冷却剂的流量，在发动机(12)与第一流量调节单元(22)之间从所述主通道(20)中分支出旁路通道(24)，该旁路通道在流体技术上与冷却器(14)并联连接，并且在冷却器(14)下游通入到主通道(20)中，在所述旁路通道(24)中设置有第二流量调节单元(26)，该第二流量调节单元包括第二阀(34)并且该第二流量调节单元构造为使得其根据冷却剂的温度打开或关闭旁路通道(24)。

Description

在车辆中的冷却剂回路

技术领域

本发明涉及一种车辆中的冷却剂回路，该冷却剂回路具有泵、要被冷却的发动机和冷却器。

背景技术

为了确保车辆发动机的功能性，发动机必须从达到其运行温度起持续地被冷却。为此，在通常的车辆中设置有冷却剂回路，该冷却剂回路原则上包括泵、要被冷却的发动机和冷却器。在运行中，通过泵将冷却剂泵送到热的发动机中，在该发动机中发动机热量被冷却剂吸收。然后，经加热的冷却剂被进一步泵送到冷却器中，冷却剂在那里例如通过空气冷却。而后，经冷却的冷却剂被泵送回到泵并且从前面开始所述回路。

在发动机和冷却剂是冷的(例如在车辆冷起动时)情况下，通过之前所述的冷却剂回路延迟了发动机的在这种情况下所期望的快速热机运转。因此，在这种类型的冷却剂回路中为了调节冷却剂温度，在发动机与冷却器之间设置有调温器和旁路管路，通过旁路管路可以使冷却剂被引导在冷却器旁经过。如果冷却剂的温度现在低于极限值，则在发动机与冷却器之间的主管路通过调温器关闭并且旁路管路打开。因此，冷却剂被引导在冷却器旁经过并且相对应地未被冷却。由此，发动机和冷却剂更快地加热，从而缩短了发动机的热机运转时间。当发动机和冷却剂达到其运行温度时，调温器打开主管路，其打开程度与其关闭旁路管路的程度相同。作为结果，冷却剂流动通过冷却器，并且发动机的温度基本上保持恒定。

DE10028280A1公开一种在用于冷却发动机的冷却剂回路中的泵和加热装置，在该冷却剂回路中设置有恒温阀，当恒温阀中的冷却剂的温度低于确定的预设温度时，该恒温阀打开旁路管路，当恒温阀中的冷却剂的温度高于确定的预设温度时，该恒温阀关闭旁路管路并且同时释放冷却器与发动机之间的管路。

在这种类型的冷却剂回路中，为了上述的调节，冷却剂温度通常使用双向调温器(Zwei-Wege-Thermostat)。然而，这种双向调温器在发动机舱中的布置结构受到限制，因为其必须靠近发动机或靠近冷却器，以便能够简单地设计旁路管路的布置结构。

发明内容

本发明的任务是，提供一种具有连接的旁路管路的简单的冷却剂回路，该冷却剂回路避免了这种类型的冷却剂回路的前述的缺点。

为此，本发明提出一种在车辆中的冷却剂回路，该冷却剂回路具有泵、要被冷却的发动机和冷却器，其特征在于，在发动机与冷却器之间在主通道中设置有第一流量调节单元，该第一流量调节单元包括第一阀和第一致动器并且该第一流量调节单元根据冷却剂的温度无级地恒温地开环或闭环控制冷却剂的流量，并且在发动机与第一流量调节单元之间从所述主通道分支出旁路通道，该旁路通道在流体技术上与冷却器并联连接，并且该旁路通道在冷却器下游通入到所述主通道中，在所述旁路通道中设置有第二流量调节单元，该第二流量调节单元包括第二阀并且该第二流量调节单元构造为使得该第二流量调节单元根据冷却剂的温度打开或关闭该旁路通道，所述第一阀与所述第一致动器联接并且由该第一致动器根据冷却剂温度来无级地调节，并且所述第二阀与第二致动器联接并且由该第二致动器根据冷却剂温度来无级地调节，第一温度传感器定位在发动机中或紧接着定位在发动机之后并且电子操控所述第一致动器和所述第二致动器，所述第一流量调节单元和所述第二流量调节单元在通信连接中并且双向地交换关于其打开程度的信息，或者，所述第一流量调节单元和所述第二流量调节单元中的仅一个流量调节单元通过信号传输与所述第一温度传感器连接并且其状态通过所述通信连接与所述第一流量调节单元和所述第二流量调节单元中的另一个流量调节单元通信。

在根据本发明的冷却剂回路中，代替双向调温器设置有两个在空间上彼此分开定位的流量调节单元。由此，可以实现在发动机舱中构件的布置结构的更高的设计自由。此外，通过使用两个流量调节单元，可以根据发动机运行状态(冷却剂温度、发动机转速等)相互独立地开环或闭环控制主通道和旁路通道中的冷却剂的流量。在根据本发明的冷却剂回路的一种实施方式中可行的是，第二流量调节单元主动地直接根据冷却剂的温度打开或关闭旁路通道。也就是说，第二流量调节单元本身通过温度传感器感测冷却剂的温度并且与此对应地调节冷却剂的流量。在另一种实施方式中可行的是，第二流量调节单元主动地间接根据冷却剂的温度打开或关闭冷却剂的通过旁路通道的流量。这意味着，被动起作用的第二流量调节单元作为通过第一流量调节单元根据温度调节的冷却剂的流量的结果来调节冷却剂通过旁路通道的流量。通过使用两个流量调节单元来替代双向调温器，根据本发明的冷却剂回路的结构可以明显更灵活地设计和匹配。

一方面规定，第一温度传感器配属于第一流量调节单元并且附加地配属于第二流量调节单元，或者除了配属于第一流量调节单元的第一温度传感器外，还设置有配属于第二流量调节单元的第二温度传感器。共用的温度传感器(其感测在用于两个流量调节单元的区域中的冷却剂的温度)简化冷却剂回路的结构并且使所需构件的数量最小化。所述温度传感器优选是电子传感器，该电子传感器以电子的方式操控相应一个流量调节单元的致动器。每个流量调节单元分别具有一个温度传感器的另外的选择能够实现温度传感器和致动器的自由选择。因此，例如可以使用机械的、尤其是热机械的致动器来代替电子温度传感器和电子操控的致动器，所述机械的、尤其是热机械的致动器通过集成于流量调节单元中的温度传感器来操控或者本身检测冷却剂的温度并且与此相关地调节冷却剂的温度。温度传感器和致动器的特性对于两个流量调节单元来说可以是类似的或不同的，从而例如第一流量调节单元具有电子温度传感器和电子操控的致动器并且第二流量调节单元具有热机械的致动器，该致动器具有集成于其中的温度传感器。

根据另一方面，第一温度传感器和/或第二温度传感器设置在发动机中或沿流动方向紧接着设置在发动机之后并且在那里检测冷却剂的温度。通过将温度传感器设置在发动机中或发动机附近，可实现，检测冷却剂回路中的最热的温度。

另一方面规定，第一温度传感器集成于第一流量调节单元中和/或第二温度传感器集成于第二流量调节单元中。这一方面简化了电子信号传输线的结构和布置，另一方面能够在流量调节单元中使用热机械的致动器。

优选地，第一流量调节单元的第一阀在冷却剂温度低的情况下、尤其是低于80℃的情况下处于最大关闭位置并且从达到冷却剂的运行温度起、尤其是从95℃起处于最大打开位置，其中，所述第一阀在所述两个最大位置之间根据在第一温度传感器处冷却剂的温度无级地在中间位置中运动。因此，在冷却剂温度低的情况下，冷却剂不再被引导到冷却器中，这导致冷的冷却剂不被附加地在冷却器中冷却，由此可以显著地减少发动机的热机运转时间。从达到冷却剂的运行温度起，确保了到冷却器的最大流量，由此冷却剂在冷却器中被持续地冷却并且因此能够确保冷却剂的基本上恒定的运行温度。第一阀在所述两个最大位置之间的中间位置中的无级运动附加地有助于保持冷却剂的运行温度基本上恒定。

优选地，第二流量调节单元的第二阀在冷却剂温度低的情况下、尤其低于80℃的情况下处于最大打开位置中并且从达到冷却剂的运行温度起、尤其从95℃起处于最大关闭位置中。因此，在冷却剂温度低的情况下，冷却剂通过旁路通道被在冷却器旁经过并返回发动机。由于这种短路的冷却剂回路，冷却剂被明显更快地加热并且因此缩短了发动机的热机运转时间。从达到冷却剂的运行温度起，旁路通道以及因此短路的冷却剂回路通过第二阀关闭，由此可供使用的最大冷却剂流量现在能够在主通道中被导向冷却器。

第一流量调节单元尤其是具有膨胀材料调温器。这种类型调温器的结构是可靠的且简单的，因为该温度传感器可以集成于致动器中或者该致动器本身感测冷却剂的温度。此外，这种调温器的阀可以非常精确地被开环或闭环控制。因此，冷却剂的流量可以根据冷却剂的温度在第一阀的最大位置之间非常精确地调节，这有助于保持冷却剂回路中的冷却剂温度基本上恒定。

一种实施方式规定，第二流量调节单元具有膨胀材料调温器。所述膨胀材料调温器的优点在上面已经描述。在每个流量调节单元分别使用一个调温器(例如第一流量调节单元中设有一个膨胀材料调温器并且第二流量调节单元中设有一个膨胀材料调温器)的情况下可以规定，所述两个流量调节单元可以电子地或机械地相互通信，使得当一个流量调节单元的阀关闭时，另一个流量调节单元的阀以相同的程度打开。这也可设想用于其它实施方式。

另一种实施方式规定，第二流量调节单元的第二阀是压力阀、尤其是限压阀。因此，通过第二流量调节单元的旁路通道的冷却剂的流量不是恒温地而是借助压力阀来调节。第二流量调节单元由此间接地与温度相关。因为在冷却剂温度低的情况下，主通道中的流量由第一流量调节单元关闭，这导致在第一流量调节单元的关闭的阀上游的冷却剂压力增大，直到其超过预设的极限值并且压力阀由此被打开。如果第一流量调节单元的关闭的阀由于冷却剂的温度升高而被打开，则压力阀处的压力降低，由此该压力阀被关闭。纯机械的压力阀是可靠的并且已被证明是有效的并且此外在结构上是简单的，因为在此不需要压力或温度传感器以及致动器。

替代地也可设想，压力阀由电子的压力传感器以电子的方式操控或调节。

根据另一种实施方式，第一流量调节单元和/或第二流量调节单元分别具有一个节流调温器。通常在节流调温器中，冷却剂的流量被节流限制直到达到调温器中所期望的打开温度。才再次通过温度实现阀的打开，该阀释放冷却剂的流量。

在所述冷却剂回路的另一种实施方式中，设置有油-冷却剂-热交换器。所述油-冷却剂-热交换器的结合可以进一步改进发动机热机运转。

附图说明

本发明的其它优点和特征由下面的说明和所参考的附图得出。在附图中：

图1示出根据本发明的冷却剂回路的第一实施方式的示意性结构，

图2示出根据本发明的冷却剂回路的第二实施方式的示意性结构，

图3示出根据本发明的冷却剂回路的第三实施方式的示意性结构，以及

图4示出根据本发明的冷却剂回路的第四实施方式的示意性结构。

具体实施方式

在图1中所示的冷却剂回路10包括发动机12、冷却器14、油-冷却剂-热交换器16和泵18。主通道20将发动机12与冷却器14、将冷却器14与油-冷却剂-热交换器16、将油-冷却剂-热交换器16与泵18以及将泵18与发动机12在流体技术上连接。

在发动机12与冷却器14之间设置有第一流量调节单元22。

在发动机12与第一流量调节单元22之间，从主通道20分支出旁路通道24。旁路通道24在流动技术上与冷却器14并联连接并且在冷却器14下游通入到主通道20中。

在旁路通道24中设置有第二流量调节单元26。

所述两个流量调节单元22、26关于位置并且在流动技术上彼此隔开距离地设置在冷却剂回路10中。

在这里所示的实施例中，第一流量调节单元22包括集成的第一温度传感器28、第一致动器30和第一阀32，它们全部集成于第一流量调节单元22中。

第一温度传感器28可以是例如电子操控第一致动器30的电子温度传感器。

但可选地，第一温度传感器28也可以是第一致动器30的一部分，该第一致动器机械地或尤其是热机械地开环或闭环控制第一阀32，例如其方式为膨胀材料传感器同时作为致动器30起作用。在此，第一温度传感器28集成于第一致动器30中，从而第一致动器30本身感测冷却剂的温度并且因此第一温度传感器28不再是附加的外部构件。为简单起见，在本申请中致动器和配属于致动器的温度传感器称作两个单独的构件。

第一阀32与第一致动器30联接并且由第一致动器30根据冷却剂温度来无级地调节。由于在第一流量调节单元22中，第一阀32基于由第一温度传感器28所测得的冷却剂温度被调节，因此第一流量调节单元22直接取决于冷却剂的温度。

第一流量调节单元22可以构造成膨胀材料调温器(例如蜡致动器)并且尤其是构造成节流调温器。

第二流量调节单元26包括第二阀34，该第二阀通过弹簧36逆着冷却剂的流动方向预紧。

第二阀34可以构造成纯机械的压力阀并且尤其是构造成限压阀。

由于第二流量调节单元26不包括测量冷却剂温度并且基于此开环或闭环控制冷却剂流量的温度传感器，所以第二流量调节单元26间接地、即非直接地取决于冷却剂的温度。换句话说，第二流量调节单元26受到由第一流量调节单元22的第一阀32的取决于冷却剂温度的调节所触发的流量变化的影响并且是被动工作的流量调节单元。

在图1中所示的情况中，冷却剂是冷的，如例如在车辆冷起动时出现的那样。在这里所述的实施方式中，第一流量调节单元22包括例如具有蜡致动器的膨胀材料调温器、尤其是节流调温器。

因此，第一致动器30不是外部被操控而是“自身”检测冷却剂的温度并且相应地调节第一阀32。

只要冷却剂的温度低于确定的预设极限值(例如80℃)，则第一阀32就处于最大关闭位置。因此，朝向冷却器的冷却剂的流通被阻止并且冷却剂在第一阀32上游被拦堵。

这导致在第一流量调节单元22上游并且在第二流量调节单元26上游的压力升高。一旦在第一流量调节单元22上游的压力超过确定的极限值(例如该极限值可通过弹簧36的预紧力调设)，则第二阀34打开并且冷却剂可流动通过旁路通道24。

冷却剂在旁通通道24之后通入到冷却器14下游的主通道20中并且被进一步泵送到油-冷却剂-热交换器16中。在那里可以进行油和冷却剂之间的热交换。

而后冷却剂被引导向泵18，在那里冷却剂被进一步泵送到发动机12中。在那里热量从加热的发动机12传递至较冷的冷却剂。

被加热的冷却剂而后向第一流量调节单元22及第二流量调节单元26流动。如果冷却剂还未达到温度的极限值，则第一阀32保持关闭。只要第一阀32关闭，则短路的冷却剂回路中的冷却剂就经由旁路通道24在冷却器14旁经过地循环。

从达到冷却剂的温度下极限值起，第一致动器30无级地打开第一流量调节单元22的第一阀32，由此释放流向冷却器14的冷却剂的部分流量。在那里，冷却剂被冷却并且在旁路通道24通入到主通道20中之后与较热的冷却剂混合。由此，降低了在短路的冷却剂回路中的冷却剂的加热。

从达到冷却剂的预先给定的运行温度(例如95℃)起，第一阀32处于最大打开位置，由此冷却剂不再在第一流量调节单元22和第二流量调节单元26上游被拦堵并且因此在第二流量调节单元26上游的压力下降到极限值以下，在该阈值时弹簧36的压紧力大于由冷却剂产生到第二阀34上的压力。作为结果，第二阀34处于最大关闭位置并且阻止冷却剂流动通过第二流量调节单元26的流通。

全部的冷却空气体积流此时在主通道20中流动经过冷却器14。因此，冷却剂在发动机12中被持续加热并且在冷却器14中被冷却，由此冷却剂温度可以保持恒定。

在图2中示出冷却剂回路10'的一种实施方式，其基本上与图1中的相同。因此不考虑重复解释相同的构件。

在图2中的冷却剂回路10'中，流量调节单元22、26不同地构造。

在这里所示的实施例中，第一温度传感器28不再集成于第一流量调节单元22中，而是与第一流量调节单元22隔开距离地定位在发动机12中。

有利的是，第一温度传感器28设置在发动机12中或沿流动方向紧接着设置在发动机12之后，因为这样可以检测最热的冷却剂温度。

通过尤其是可以是单向的信号传输38，第一致动器30由第一温度传感器28电子操控，该第一温度传感器例如可以构造成电子温度传感器。

如已经针对图1的冷却剂回路10所描述的那样，第一阀32的打开和关闭无级地并且直接根据冷却剂的温度来进行。

在冷却剂回路10中，代替机械的压力阀，使用电子操控的压力阀。在这里所示的实施方式中，压力借助压力传感器40在流动方向上在第二流量调节单元26上游被检测。

通过尤其是可以构造成单向的信号传输42，由压力传感器40来操控第二致动器44。

第二流量调节单元26可以这样构造，使得其仅在两个运行状态(打开或关闭)中运行，即当低于或超过确定的预设极限值时，第二流量调节单元26关闭或打开。

可选地，第二流量调节单元26的第二阀34可以在压力下极限值和压力上极限值之间无级地关闭或打开。

压力传感器40能够自由地定位在发动机12与第一流量调节单元22或第二流量调节单元26之间。

第一流量调节单元22和第二流量调节单元26在此例如可分别构造成电子操控的节流调温器。

在这里所示的情况中，发动机12和冷却剂处于运行温度。通过第一流量调节单元22到冷却器14的流量被打开并且通过旁路通道24的流量通过第二流量调节单元26被关闭。

在图3中所示的冷却剂回路10"基本上类似于前面所示的冷却剂回路10、10'，因此接下来也不考虑重复解释相同的构件。

在冷却剂回路10"的在此所示的实施方式中，第一温度传感器28配属于第一流量调节单元22和第二流量调节单元26。

第一致动器30和第二致动器44分别通过信号传输38由第一温度传感器28电子操控。第一温度传感器28定位在发动机12中并且例如可以实施成电子温度传感器。

可选地，第一温度传感器28可以定位在紧接着发动机12之后。

也可设想配属于第二流量调节单元的并且也定位在发动机12中或定位在紧接着发动机12之后的第二温度传感器48。

第一流量调节单元22和第二流量调节单元26可以分别例如实施成节流调温器。

所述两个流量调节单元22、26可选地在通信连接46中。这意味着，所述两个流量调节单元22、26尤其是能够双向地交换关于其状态(例如打开程度)的信息。

由此可行的是，一个流量调节单元的打开和关闭与另一流量调节单元的关闭和打开相协调。因此，例如在第一流量调节单元22的第一阀32打开时，第二流量调节单元26的第二阀34以相同的程度关闭。

在存在这种通信连接46的情况下，不需要这两个流量调节单元22、26都通过信号传输38与第一温度传感器28连接。仅一个流量调节单元通过信号传输38与第一温度传感器28连接并且其状态通过通信连接46与另一个流量调节单元通信就足够了。

在这里所示的实施方式中，无级地并且直接地根据冷却剂温度来打开和关闭流量调节单元22、26的阀32、34中的一个阀。

在图4中所示的冷却剂回路10"'基本上类似于前面所示的冷却剂回路10、10'、10"'，因此接下来也不考虑重复解释相同的构件。

在冷却剂回路10"'中，第一温度传感器28集成于第一流量调节单元22中，而第二温度传感器48集成于第二流量调节单元26中。因此，两个温度传感器28、48检测在相应的流量调节单元22、26的直接区域中的冷却剂的温度。

所述两个流量调节单元22、26可以分别构造成膨胀材料调温器(例如节流调温器)。

温度传感器28、48在此集成于相应的致动器30、44中，从而致动器30、44“本身”感测冷却剂的温度并且与此相关地无级地调节配属于其的阀32、34。

因此，所述两个流量调节单元22、26直接取决于冷却剂的温度。

Claims (10)

1.在车辆中的冷却剂回路，该冷却剂回路具有泵(18)、要被冷却的发动机(12)和冷却器(14)，其特征在于，

在发动机(12)与冷却器(14)之间在主通道(20)中设置有第一流量调节单元(22)，该第一流量调节单元包括第一阀(32)和第一致动器(30)并且该第一流量调节单元根据冷却剂的温度无级地恒温地开环或闭环控制冷却剂的流量，并且

在发动机(12)与第一流量调节单元(22)之间从所述主通道(20)分支出旁路通道(24)，该旁路通道在流体技术上与冷却器(14)并联连接，并且该旁路通道在冷却器(14)下游通入到所述主通道(20)中，在所述旁路通道(24)中设置有第二流量调节单元(26)，该第二流量调节单元包括第二阀(34)并且该第二流量调节单元构造为使得该第二流量调节单元根据冷却剂的温度打开或关闭该旁路通道(24)，

所述第一阀(32)与所述第一致动器(30)联接并且由该第一致动器根据冷却剂温度来无级地调节，并且所述第二阀(34)与第二致动器(44)联接并且由该第二致动器根据冷却剂温度来无级地调节，

第一温度传感器(28)定位在发动机(12)中或紧接着定位在发动机(12)之后并且电子操控所述第一致动器(30)和所述第二致动器(44)，

所述第一流量调节单元(22)和所述第二流量调节单元(26)在通信连接(46)中并且双向地交换关于其打开程度的信息，或者，所述第一流量调节单元(22)和所述第二流量调节单元(26)中的仅一个流量调节单元通过信号传输(38)与所述第一温度传感器(28)连接并且其状态通过所述通信连接(46)与所述第一流量调节单元(22)和所述第二流量调节单元(26)中的另一个流量调节单元通信。

2.根据权利要求1所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第一流量调节单元(22)和所述第二流量调节单元(26)之间双向地交换关于其打开程度的信息，使得在第一流量调节单元(22)的第一阀(32)打开时，第二流量调节单元(26)的第二阀(34)以相同的程度关闭。

3.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第一流量调节单元(22)的第一阀(32)在冷却剂温度低的情况下处于最大关闭位置并且从达到冷却剂的运行温度起处于最大打开位置，其中，所述第一阀(32)在这两个最大位置之间根据在第一温度传感器(28)处冷却剂的温度无级地运动到中间位置中。

4.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第二流量调节单元(26)的第二阀(34)在冷却剂温度低的情况下处于最大打开位置中并且从达到冷却剂的运行温度起处于最大关闭位置中。

5.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第一流量调节单元(22)具有膨胀材料调温器。

6.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第二流量调节单元(26)具有膨胀材料调温器。

7.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第一流量调节单元(22)和/或所述第二流量调节单元(26)分别具有一个节流调温器。

8.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，设置有油-冷却剂-热交换器(16)。

9.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第一流量调节单元(22)的第一阀(32)在冷却剂温度低于80℃的情况下处于最大关闭位置并且从95℃起处于最大打开位置，其中，所述第一阀(32)在这两个最大位置之间根据在第一温度传感器(28)处冷却剂的温度无级地运动到中间位置中。

10.根据权利要求1或2所述的冷却剂回路，其特征在于，所述第二流量调节单元(26)的第二阀(34)在冷却剂温度低于80℃的情况下处于最大打开位置中并且从95℃起处于最大关闭位置中。

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