CN1170452A - 蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液体冷却的内燃机的蓄热装置,用于在启动内燃机之前加热它,其中,机体(2)有一个冷却泵(3)和冷却剂循环通道,其中,蓄热装置包括:一个用于存贮被加热的冷却剂的绝热的存贮容器(7);一个可往复移动的柱塞装置(9),它安装在容器(7)之中且其作用是将容器分割为两个室(8,8′),此二室与机体冷却剂通道的入口和出口连接;以及一个泵(10),通过该泵冷却剂可以从机体通道流到存贮容器(7),其中,该两个室(8,8′)设置得可以通过装在可移动的柱塞装置上的至少一个阀(19)实现相互流体连通。

Description

蓄热装置
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所定义的那种蓄热装置。
诸如汽车发动机这样的内燃机的冷启动问题是众所周知的。这些问题通常是在启动发动机之前把发动机连接到一个单独的热源来解决的，如连上一个发动机电加热器。也建议使用这种装置，即通过将冷却剂液体存贮在能够与发动机冷却系统连通的绝热容器中，来获得由发动机加热的冷却剂的热量。但是，当要把这种装置用于包括有以连续的冷却剂量进行工作的所谓封闭式冷却系统的更先进的内燃机时，就要对这种装置提出特殊要求。
用于此目的的装置的一个例子在瑞典专利说明书SE-B-444 348中有说明，此装置代表了本发明对应于权利要求1的前序部分的技术背景。此专利说明书描述了关于液体冷却的内燃机的一种装置，此内燃机的机体带有用于水冷却剂循环用的通道，包括：一个用于存贮热的冷却剂的绝热存贮容器；一个双向旋转泵，通过该泵，冷却剂可以从机体中的通道泵到绝热存贮容器中，从那里再泵回到机体中的通道，其中，该存贮容器以一个可往复移动的柱塞装置分割成两个室，其中，两室与机体冷却剂通道的进口与出口孔连通。在本实例中，当发动机在运行时，存贮容器中的一个室含有冷的冷却剂。当发动机停止时，热的冷却剂被泵打入到另一个室中，随后，使柱塞移动，并导致冷的冷却剂流入机体中的通道。在重启动发动机之前，尽管这时处于反方向，但把泵开启，使得存贮的热冷却剂从所述的另一个室导流到机体的通道中，同时引导冷的冷却剂从机体流到第一次所提到的室中。
这种问题的解决方案有一些缺点。第一，当一个室通过可移动的柱塞装置将其中的热冷却剂的含量排空，且冷的冷却剂被接着从发动机引到存贮装置的另一室时，也就是说，当电机正在运行时，冷的冷却剂存贮在容器中，则存贮容器就被冷动了。这样一来，当发动机停止时，从发动机机体流到容器的热的冷却剂将被存到被冷的冷却剂冷却的这一室内，因而极大地降低了这种装置的效率。第二，这种装置需要有一个双向旋转泵。
因而，本发明的目的就是提供一种蓄热装置，它包括一个在发动机运行期间其温度相当于冷却剂的温度的绝热存贮容器，且它只需要有一个单向泵。换句话说，本发明的目的就是提供一种当发动机正在运转时能够使热的冷却剂以加热此蓄热装置为目的流过此蓄热装置的蓄热装置。关于这一点，还必须做到通常留在管路中的冷却剂要流到发动机中，使得完全清空容器中的所存的冷却剂。
用已知的关于水冷却内燃机的蓄热装置是不可能实现这些发明目的的。然而，通过具有所列权利要求所述的特征的蓄热装置，就能够根据本发明实现这些目的。
现在，参考非限制性的实施例及相对应的附图来更详细地描述本发明，其中，
图1为装有本发明的蓄热装置的水冷式内燃机的局部截面示意图；
图2为本蓄热装置的纵向剖视图，当发动机正在运转时，热的冷却剂通过此蓄热装置流动；及
图3为蓄热装置的纵向剖视图，其中，存贮的冷却剂流到发动机中。
请参看附图，参考标号1总体表示一种水冷式内燃机，其机体2包括一个冷却剂泵3和冷却剂循环通道(未详细示出)，所述冷却剂也通过被称为散热器的空冷式热交换器4。
在机体2中的相应的冷却剂通道的一端通过一个管5连接到本发明的蓄热装置6上。此蓄热装置6包括一个具有一个第一室8的绝热存贮容器7，此第一室8由可往复移动的柱塞装置9与第二室8′隔开。这个第二室8′连接到泵10上，而泵10接下去通过后面的管11连接到机体2中的相应冷却剂通道的另一端上。
正如要在图2和图3中看到的那样，在所示出的实施例中，本存贮容器的入口和出口孔设置于所述容器的一端，且通过相应的钻孔12和13延伸到相应的空间或腔内。通过带有绝热封闭装置17、17′的通道15和16，这些腔或空间可以布置得与蓄热器7的第一和第二室分别相互连通。
所述通道16之一具有一管形，其大约置于容器的中央且基本上延伸过该容器的整个长度。这根管子也形成了往复移动的柱塞装置9的导向架。
每一个封闭装置17、17′都具有锥形阀的形状且可以通过电磁装置18同时在开和关的位置上移动。存贮容器7的第一和第二室8和8′可以通过流动连接来实现相互的连通。这种流动连接包括至少一个置于柱塞装置9上的阀装置19且此阀装置19根据柱塞装置9相对于存贮容器7的端壁的位置在开与闭的位置之间进行控制，所述端壁构成了柱塞装置的轴向支承。当柱塞装置9从存贮容器的端壁离开时，则阀装置19设计成被关闭，而当柱塞装置，因而也就是阀装置19，与容器7的端壁的一端相接近进而相靠接触时，阀装置就设计成被开启。
这种阀装置的许多不同实施例已作为先有技术为人所知，而在本发明所示出的实施例中，该阀装置包括一个有一个从阀装置19的每一端突出来的部分的阀滑杆20，其中，阀滑杆通过弹簧21使之倾向于向阀的关闭位置偏移。当阀滑杆20的向外突出部分之一受到了足以克服弹簧21的力的作用时候，阀将会开启，使得冷却剂能够流过柱塞装置9，因而也就通过存贮容器7。实际试验显示：在由冷却剂流动产生的力及在容器室8和8′之间由此产生的相对压力差的作用下，将可移式柱塞装置9推向存贮容器7的一个端壁处的力足以在阀滑杆20与端壁靠近且选择了适当的弹簧特性时使此阀滑杆20到达阀的开启位置。当由冷却剂流动而产生的效应停止，且在柱塞装置9的两侧上的压差也达到平衡时，弹簧将驱动该柱塞装置远离端壁且阀滑杆20将居于闭合位置。
当发动机1正在运行时，机体2的通道中的水冷却剂就被加热。发动机冷却剂泵3除了使冷却剂循环到发动机热交换器4和机体2外，也使得此冷却剂穿过蓄热装置6循环。
当发动机正运行时，可移动式柱塞装置9位于其底端部位置，且与端壁相靠接触(见图2)，以此，阀滑杆20位于其阀开启位置。发动机冷却剂泵3使得冷却剂通过存贮容器7及尚未启动的泵10进行循环。
向存贮容器7循环的冷却剂首先传送到所述容器中的第一室中，然后通过阀滑杆20循环到第二室8′。然后冷却剂穿过泵10循环，通过水管11回到机体2。
在发动机1运行期间，存贮容器7的内壁以此被连续加热到与冷却剂温度相同的温度。
当发动机1被关掉时，发动机冷却剂泵3停止，则柱塞装置9一侧的压升也下降，由此导致阀滑杆20闭合。
为了防止在绝热存贮容器7中存贮的热冷却剂和位于容器7的外面且在发动机1关掉时逐渐冷却的冷却剂之间发生热交换，可移动式柱塞装置9是适当绝热的。为了进一步防止在容器7中的热冷却剂和在所述容器的外侧被冷却的冷却剂之间发生热交换，蓄热装置的封闭装置17、17′也是适当绝热的。
在重新启动发动机之前，先开启泵10，使得被冷却的冷却剂从发动机中泵出且从机体2的另一端通过而进入存贮容器7的第二室8′中，也就是流向其阀滑杆20以此处于阀关闭位置的可移动的柱塞装置9中。在由冷却剂的流动而施加的力和在柱塞装置的一侧的压力之相对增加的作用下，可移动式柱塞装置向上移动(图3)，使得存贮在第一室8内的冷却剂通过管5引到机体2的一端，同时被冷却的冷却剂从机体2引入到第二室8′，这样逐渐充满所述第二室。
当可移动式柱塞装置9接近存贮容器7的上端壁时，阀滑杆20向外突出部分将与此端壁相接触，并以此处于阀的开启位置。但是，在阀滑杆的这个位置，泵10不停止，而是继续工作，直到连到机体2上的冷却剂通道上的管5不再有热的、被存贮的冷却剂为止。结果，发动机机体的冷却剂基本上被存贮在存贮容器7中的热的冷却剂所取代，此后，发动机就处于可以启动的状态下。
当启动发动机1时，发动机泵3在相反的方向上泵冷却剂，也就是泵入存贮容器7的第一室8中，以此，冷却剂的流动把可移动式柱塞装置9移回到其与端壁相接触的底端位置(图2)，在此，阀滑杆20开启，从而再一次允许冷却剂循环过存贮容器7。
泵10的电机可以用已知的装置来实现控制，例如，可以用根据存贮容器7中的柱塞装置9的位置来启动的端位开关来控制，也可用控制装置来实现，该控制装置用作在到了预定时间段后使泵10停止工作。自然，可以在适当的位置放置温度传感器，以期防止该装置产生不必要的启动，例如，当发动机要被启动时已经达到了所需要的运行温度时。由传感装置所产生的所有信号最好用微处理器协调一致。
由于存贮容器的两个室8、8′可以通过阀滑杆20实现互相流动连通，当发动机1停止时，本发明的蓄热装置也具有借助于安置在机动车内部的热交换器使本机动车司机和乘客能够用存贮的热量来加热本机动车的内部的优点。在实际中，这就可通过启动泵10，使得热的、存贮的冷却剂通过装于机动车内部的热交换器进行循环，来使得发动机已停止工作的停了车的机动车内部保持温暖。为了使得在相对较长的停车时间内使机动车的内部保持温暖以使司机和乘客感到舒适，可以在存贮容器7中合适的位置安装一个加热元件，使得当泵10启动后，导致冷却剂流过此加热元件，从而加热机动车内部。
本发明的蓄热装置也具有在必要时使几个存贮容器彼此串接起来的优点，其中所有所述容器都可以用一个泵来驱动。正象我们要明白的那样，这种工作方式可行的原因是基于这样的事实，即：该两室可以通过装在柱塞装置上的阀装置19来彼此实现流动连通，此阀装置能够使冷动剂流过存贮容器7。
也可以理解，本发明的装置也可以被用于除上面描述的及图中所示的那些应用场合之外，例如可以用于冷动剂存贮及房间调温目的。

Claims (4)

1.一种关于液体冷却式内燃机并用于在启动发动机之前加热此发动机的蓄热装置，其中，机体(2)有一个冷却剂泵(3)和冷却剂循环通道，所述的蓄热装置包括：用于存贮被加热的冷却剂的绝热的存贮容器(7)；一个安装在容器(7)上且功能为将所述的容器分割成为与机体冷却剂通道的入口和出口相连通的两个室(8，8′)的可往复移动的柱塞装置(9)；以及一个泵(10)，通过该泵可以将冷却剂从机体通道送到存贮容器(7)中，其特征在于，此二室(8，8′)可以通过装在可移动柱塞装置(9)上的至少一个阀装置(19)来实现彼此的连通，使得冷却剂在发动机(1)正在运行的同时能够流过存贮容器(7)，其特征还在于，该泵(10)以已知的工作方式来将冷却剂在发动机启动之前在与发动机冷却剂流向相反的方向上泵入存贮容器室(8，8′)的一个(8′)之中，在可移动的柱塞装置(9)上的阀装置(19)被关闭。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该阀装置(19)是这样构造的，即使得当它与容器(7)的端壁发生彼此相靠接触时打开，并且当该柱塞装置与一个端壁脱离接触而向相对的端壁运动时关闭。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该阀装置(19)包括具有从柱塞装置的每一端突出出去的部分的阀滑杆，其中，该阀滑杆(20)用弹簧(21)使之朝阀关闭位置偏置，且其中，当一个向外突出的部分与该容器端壁之一相靠接触时，导致该阀滑杆处于开阀位置。
4.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，该可移动式柱塞装置(9)是绝热的。
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