CN113864038B - 一种节温器、发动机冷却系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节温器、发动机冷却系统及车辆，该节温器包括：壳体、摆杆及驱动单元，所述壳体上设有第一冷却液出入口、第二冷却液出入口及第三冷却液出入口，所述驱动单元用于驱动摆杆在壳体内摆动，所述摆杆具有第一位置、第二位置及位于第一位置与第二位置之间的第三位置，在第一位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部封闭，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部打开，在第二位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部封闭，在第三位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部部分打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部部分打开。该节温器响应速度快，控制精准。

Description

一种节温器、发动机冷却系统及车辆
技术领域
本发明涉及发动机冷却技术领域，尤其是涉及一种节温器、发动机冷却系统及车辆。
背景技术
节温器是发动机冷却系统中的重要部件，通过节温器对发动机冷却系统中冷却液的流向和流量进行控制，使发动机的温度维持在合适的范围。
现有技术的节温器主要是蜡式节温器，当冷却温度低于规定值时，节温器内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道，冷却液经水泵返回发动机，进行小循环，即此时冷却液不经过散热器。当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力，推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启，这时冷却液经由散热器，再流回发动机，进行大循环。但是，蜡式节温器在开启和关闭的过程中存在响应延迟现象，而且控制的精度不高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种节温器，该节温器响应速度快，控制精准。
本发明的节温器，包括：壳体、摆杆及驱动单元，所述壳体上设有用于与散热器连通的第一冷却液出入口、用于与水泵连通的第二冷却液出入口及用于与发动机机体连通的第三冷却液出入口，所述摆杆位于壳体内，所述驱动单元与摆杆相连并用于驱动摆杆在壳体内摆动，所述摆杆具有第一位置、第二位置及位于第一位置与第二位置之间的第三位置，所述摆杆设置为可在所述三个位置之间摆动且可停留在任一位置，在第一位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部封闭，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部打开，在第二位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部封闭，在第三位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部部分打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部部分打开。
进一步地，所述壳体的内表面为球形，所述摆杆的摆动中心线穿过壳体内表面的球心。
进一步地，所述壳体的内表面设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽相对设置，所述第一冷却液出入口位于第一滑槽内，所述第二冷却液出入口位于第二滑槽内，所述摆杆的第一端部设有用于封闭第一冷却液出入口的第一封闭部，所述摆杆的第二端部设有用于封闭第二冷却液出入口的第二封闭部，所述第一封闭部位于第一滑槽内且可相对第一滑槽滑动，所述第二封闭部位于第二滑槽内且可相对第二滑槽滑动。
进一步地，所述第一冷却液出入口位于第一滑槽长度方向的中间位置，所述第二冷却液出入口位于第二滑槽长度方向的中间位置与上端部之间。
进一步地，所述第一冷却液出入口和第二冷却液出入口均为圆孔，所述两个圆孔的轴线均穿过壳体内表面的球心，所述两个圆孔的轴线的夹角范围在150-170度之间。
进一步地，还包括用于驱动摆杆摆动的驱动连杆，所述驱动连杆的一端与摆杆相连，另一端与驱动单元相连。
进一步地，所述摆杆的摆动中心线与驱动连杆的轴线重合，所述驱动单元为步进电机或伺服电机。
进一步地，所述驱动单元位于壳体外，所述壳体上设有供驱动连杆穿过的通孔，所述驱动连杆从通孔穿过，所述驱动连杆与通孔之间设有旋转密封圈。
进一步地，所述发动机机体包括缸体和缸盖，所述第三冷却液出入口用于与缸体和/或缸盖连通。
本发明的发动机冷却系统，包括中央控制单元、水温传感器及所述的节温器，所述水温传感器用于检测发动机冷却系统的冷却液温度，所述中央控制单元与水温传感器电连接并用于接收水温传感器采集的冷却液温度信息，所述驱动单元与中央控制单元电连接并用于根据中央控制单元的控制指令驱动摆杆摆动。
本发明的车辆，包括所述的发动机冷却系统。
有益效果：本发明的节温器，通过设置摆杆和驱动摆杆在壳体内摆动的驱动单元，可对摆杆的位置进行精确控制，控制精确，而且响应速度快。
本发明的发动机冷却系统及车辆，响应速度快，控制精准。
附图说明
图1是本发明一个实施例的节温器的示意图(为了方便显示内部结构，壳体进行了透明化处理)；
图2是本发明一个实施例的节温器的剖视示意图；
图3是本发明一个实施例的节温器的剖视示意图；
图4是本发明一个实施例的节温器的摆杆在第一位置的剖视示意图；
图5是本发明一个实施例的节温器的摆杆在第二位置的剖视示意图；
图6是本发明一个实施例的发动机冷却系统的示意图；
图7是本发明一个实施例的发动机冷却系统的示意图；
图8是本发明一个实施例的车辆的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参考图1至图5描述本发明实施例的节温器100。
所述节温器100包括：壳体10、摆杆20及驱动单元30，所述壳体10上设有用于与散热器连通的第一冷却液出入口11、用于与水泵连通的第二冷却液出入口12及用于与发动机机体连通的第三冷却液出入口13，所述摆杆20位于壳体10内，所述驱动单元30用于驱动摆杆20在壳体10内摆动，所述摆杆20具有第一位置、第二位置及位于第一位置与第二位置之间的第三位置，所述摆杆20设置为可在所述三个位置之间摆动且可停留在任一位置，在第一位置，第一冷却液出入口11被摆杆20的第一端部封闭，第二冷却液出入口12被摆杆20的第二端部打开，在第二位置，第一冷却液出入口11被摆杆20的第一端部打开，第二冷却液出入口12被摆杆20的第二端部封闭，在第三位置，第一冷却液出入口11被摆杆20的第一端部部分打开，第二冷却液出入口12被摆杆20的第二端部部分打开。
需要说明的是，所述打开是指完全打开，所述关闭是指完全关闭。另外，所述第三位置是指位于第一位置与第二位置之间的位置，位于第一位置与第二位置之间的位置有很多，所以第三位置有多个，具体可参考图4和图5。在第三位置，第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12均被部分打开，每个冷却液出入口的打开程度由摆杆20的位置决定，对于第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12来说，处于完全打开与完全关闭之间的任何状态均为部分打开状态（不包括完全打开与完全关闭）。
本发明实施例的节温器100，当摆杆20位于第一位置时，冷却液可从第二冷却液出入口12和第三冷却液出入口13之间流过该节温器100，此时可进行发动机大循环和小循环中的一个，当摆杆20位于第二位置时，冷却液可从第一冷却液出入口11和第三冷却液出入口13之间流过该节温器100，此时可进行发动机大循环和小循环中的另一个。在第三位置，第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12均被部分打开，冷却液可在第一冷却液出入口11、第二冷却液出入口12及第三冷却液出入口13之间流动，即可同时进行发动机冷却系统的大循环和小循环，而且第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12的打开程度可精确控制。
摆杆20可以是长度固定的杆，也可以是长度可调节的杆，具体可根据壳体10内表面的形状而定。当摆杆20是长度可调节的杆时，可通过在摆杆20内设置弹性部件实现长度的调节。在一个具体实施例中，壳体10的内表面为球形，摆杆20的长度固定，摆杆20的摆动中心线穿过壳体10内表面的球心。
本发明实施例中，摆杆20的摆动是指绕摆动中心线的转动。
在一个具体实施例中，壳体10的内表面设有第一滑槽14和第二滑槽15，所述第一滑槽14和第二滑槽15相对设置，所述第一冷却液出入口11位于第一滑槽14内，所述第二冷却液出入口12位于第二滑槽15内，所述摆杆20的两端分别设有可封闭第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12的第一封闭部21和第二封闭部22，第一封闭部21位于第一滑槽14内且可相对第一滑槽14滑动，第二封闭部22位于第二滑槽15内且可相对第二滑槽15滑动。即摆杆20的第一端部设有第一封闭部21，摆杆20的第二端部设有第二封闭部22。
在一个具体实施例中，所述第一冷却液出入口11位于第一滑槽14长度方向的中间位置，所述第二冷却液出入口12位于第二滑槽15长度方向的中间位置与上端部之间。具体地，所述第一冷却液出入口11和第二冷却液出入口12均为圆孔，所述两个圆孔的轴线穿过壳体10内表面的球心，所述两个圆孔的轴线的夹角为150-170度。通过上述设置，结合摆杆20的摆动，可实现发动机冷却系统的不同循环方式，如大循环、小循环及大循环和小循环同时进行。
在一个具体实施例中，所述节温器100还包括用于驱动摆杆20摆动的驱动连杆40，所述驱动连杆40的一端与摆杆20相连，另一端与驱动单元30相连，所述驱动单元30位于壳体10外。具体地，所述摆杆20的摆动中心线与驱动连杆40的轴线重合，所述驱动单元30为步进电机或伺服电机。步进电机或伺服电机具有较精确的位置控制功能，而且反应灵敏。
在一个具体实施例中，壳体10上设有供驱动连杆40穿过的通孔，所述驱动连杆40从通孔穿过，驱动连杆40与通孔之间设有旋转密封圈。通过设置旋转密封圈，可以增强壳体10的密封性。
在一个具体实施例中，所述发动机机体包括缸体和缸盖，所述第三冷却液出入口13用于与缸体和/或缸盖连通。即第三冷却液出入口13可以与缸体上的冷却液流道连通，也可以与缸盖上的冷却液流道连通，还可以同时与缸体和缸盖上的冷却液流道连通。
本发明实施例的发动机冷却系统1000，包括中央控制单元300、水温传感器200及所述的节温器100，所述水温传感器200用于检测发动机冷却系统的冷却液温度，所述中央控制单元300与水温传感器200电连接并用于接收水温传感器200采集的冷却液温度信息，所述驱动单元30与中央控制单元300电连接并用于根据中央控制单元300的控制指令驱动摆杆20摆动。
所述发动机冷却系统还包括发动机机体、散热器和水泵，发动机机体、散热器、水泵和节温器之间通过管路连通形成冷却液的循环回路，具体如图7所示。当然，冷却液的循环回路不限于上述部件，还可以包括其它部件。所述小循环是指冷却液在发动机机体、节温器和水泵之间流动，即冷却液不经过散热器。所述大循环是指冷却液在发动机机体、节温器、散热器和水泵之间流动，此时节温器与水泵之间不直接连通。
本发明实施例的车辆10000，包括上述的发动机冷却系统1000。
下面说明本发明实施例的节温器100及发动机冷却系统1000的工作原理。
当发动机冷却系统中的冷却液的温度较低时(如发动机刚启动)，水温传感器200采集冷却液的温度信息并发送给中央控制单元300，中央控制单元300判断后认为需要冷却液进行小循环，中央控制单元300向节温器100的驱动单元30发出控制指令，驱动单元30驱动摆杆20摆动到第一位置。冷却液的温度升高第二值后，中央控制单元300判断后认为需要冷却液同时进行小循环和大循环时，中央控制单元300向节温器100的驱动单元30发出控制指令，驱动单元30驱动摆杆20摆动到第三位置。冷却液的温度升高第三值后，中央控制单元300判断后认为需要冷却液进行大循环，中央控制单元300向节温器100的驱动单元30发出控制指令，驱动单元30驱动摆杆20摆动到第二位置。其中，第二值小于第三值。
本发明实施例的节温器100及发动机冷却系统1000，可实现发动机冷却系统的多种循环模式，便于精确控制发动机的温度。而且，通过驱动单元30驱动摆杆20摆动，可精确控制摆杆20的位置，控制精度高，响应速度快。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。在本发明的描述中，术语“安装”、“连接”、“设置”等应作广义的理解，可以是直接的安装、连接或设置，也可以是间接的安装、连接或设置。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种节温器，其特征在于，包括：壳体、摆杆及驱动单元，所述壳体上设有用于与散热器连通的第一冷却液出入口、用于与水泵连通的第二冷却液出入口及用于与发动机机体连通的第三冷却液出入口，所述摆杆位于壳体内，所述驱动单元与摆杆相连并用于驱动摆杆在壳体内摆动，所述摆杆具有第一位置、第二位置及位于第一位置与第二位置之间的第三位置，所述摆杆设置为可在所述三个位置之间摆动且可停留在任一位置，在第一位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部封闭，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部打开，在第二位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部封闭，在第三位置，第一冷却液出入口被摆杆的第一端部部分打开，第二冷却液出入口被摆杆的第二端部部分打开；
所述摆杆的摆动中心线穿过壳体内表面的球心；
所述壳体的内表面设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽相对设置，所述第一冷却液出入口位于第一滑槽内，所述第二冷却液出入口位于第二滑槽内；
所述摆杆的第一端部设有用于封闭第一冷却液出入口的第一封闭部，所述摆杆的第二端部设有用于封闭第二冷却液出入口的第二封闭部，所述第一封闭部位于第一滑槽内且可相对第一滑槽滑动，所述第二封闭部位于第二滑槽内且可相对第二滑槽滑动。
2.如权利要求1所述的节温器，其特征在于，所述第一冷却液出入口位于第一滑槽长度方向的中间位置，所述第二冷却液出入口位于第二滑槽长度方向的中间位置与上端部之间。
3.如权利要求2所述的节温器，其特征在于，所述第一冷却液出入口和第二冷却液出入口均为圆孔，所述两个圆孔的轴线均穿过壳体内表面的球心，所述两个圆孔的轴线的夹角范围在150-170度之间。
4.如权利要求1所述的节温器，其特征在于，还包括用于驱动摆杆摆动的驱动连杆，所述驱动连杆的一端与摆杆相连，另一端与驱动单元相连。
5.如权利要求4所述的节温器，其特征在于，所述摆杆的摆动中心线与驱动连杆的轴线重合，所述驱动单元为步进电机或伺服电机。
6.如权利要求4所述的节温器，其特征在于，所述驱动单元位于壳体外，所述壳体上设有供驱动连杆穿过的通孔，所述驱动连杆从通孔穿过，所述驱动连杆与通孔之间设有旋转密封圈。
7.如权利要求1所述的节温器，其特征在于，所述发动机机体包括缸体和缸盖，所述第三冷却液出入口用于与缸体和/或缸盖连通。
8.一种发动机冷却系统，其特征在于，包括中央控制单元、水温传感器及权利要求1-7中任一项所述的节温器，所述水温传感器用于检测发动机冷却系统的冷却液温度，所述中央控制单元与水温传感器电连接并用于接收水温传感器采集的冷却液温度信息，所述驱动单元与中央控制单元电连接并用于根据中央控制单元的控制指令驱动摆杆摆动。
9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述的发动机冷却系统。
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