CN210108537U

CN210108537U - 基于容器设计变化的快速响应时间致动器

Info

Publication number: CN210108537U
Application number: CN201690001744.8U
Authority: CN
Inventors: 奥尔汗·梅里克
Original assignee: Kirpart Otomotiv Parcalari Sanayi ve Ticaret AS
Current assignee: Kirpart Otomotiv Parcalari Sanayi ve Ticaret AS
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2026-09-09
Also published as: WO2018048365A1; TR201902321U5; DE212016000290U1

Abstract

本实用新型涉及基于容器设计变化的快速响应时间致动器(1)，包括：可膨胀材料(E)；活塞(P)，其用于通过由于可膨胀材料(E)的伸展而引起的提升力提升；‑隔膜(D)，其为防漏可膨胀材料(E)封装提供密封，并通过向上和向下弯曲来引导活塞(P)运动；盖子(C)，其包住活塞(P)、隔膜(D)和可膨胀材料(E)；容器(2)，其中，可膨胀材料(E)填充在其内部，并且其具有变窄的几何形状；容器(2)为豆型或者三角型或至少具有三个相邻的杆的堆叠型或具有四个以十字形放置的接合杆的十字型的形状。该致动器具有快速的响应时间。

Description

基于容器设计变化的快速响应时间致动器

技术领域

本实用新型涉及用于冷却内燃机循环系统的蜡基致动器，该致动器通过它的容器而具有快速的响应时间，在容器中装满蜡化合物并允许蜡化合物凭借其不同于现有技术圆柱形的几何形状以薄的蜡厚度对容器进行填充。

背景技术

在内燃机中，对于燃烧效率和逐渐进步的排放标准，将发动机保持在设计温度范围内是非常重要的，因此冷却循环系统具有至关重要的意义。

在当今的发动机技术中，冷却循环系统主要使用流体冷却剂，恒温器是这些系统的主要温度控制装置。它们用于为所需的输出(旁通回路或散热器回路)提供所需流速的流动，以使得发动机的温度保持在设计值附近。为了控制该流动，使用不同类型的致动器，例如蜡基致动器、电加热的蜡基致动器或机电致动器。

在蜡基致动器中，将通过升高温度可膨胀的蜡化合物填充在容器内，并且盖子、活塞和隔膜组装在一起来密封蜡。该组件控制冷却剂的流动。在温度升高的情况下，热致动器组件内的蜡化合物开始膨胀。这种膨胀导致活塞和与该活塞接合的阀门上升。在温度降低的情况下，此时蜡化合物开始收缩，阀门和接合的活塞通过弹簧力向后移动。从而阀门和相应的冷却剂流得到控制。

循环发动机和旁通回路的冷却剂不会冷却发动机，并且冷却剂的温度开始升高。这种热的冷却剂在循环过程中引起蜡化合物的膨胀，直到散热器输出被致动器打开。同样地，循环发动机和散热器回路的冷却剂由散热器冷却，冷却剂的温度开始降低，蜡化合物开始收缩，直到旁路输出被致动器关闭。这种由膨胀引起的开启期和由收缩引起的关闭期需要称为系统响应时间的时间，系统响应时间具有一些参数，其中之一是蜡化合物的响应时间。

循环发动机的冷却剂的温度升高开始加热容器，并且被转移到容器内的蜡化合物中，蜡化合物开始从外侧到内侧逐渐加热。所有蜡化合物应在相同的温度下，以便周期性地进行膨胀和熔化。同样地，循环发动机的冷却剂的温度降低开始冷却容器，并且开始从外侧到内侧逐渐冷却蜡化合物。所有的蜡化合物应在相同的温度下，以便周期性地进行收缩和凝结。这种来设定所有蜡化合物热传递花费称为蜡化合物响应时间的时间，蜡化合物响应时间对系统的响应时间是至关重要的。

响应时间越慢，达到目标发动机温度的稳定时间就越长，这意味着更加低效的燃料燃烧和更高的排放率。

影响蜡化合物响应时间的主要条件是蜡材料的传热系数。蜡的厚度直接影响响应时间，这是放置在容器中的整个蜡块达到稳定温度所必需的。

熔化和膨胀与传递到蜡化合物的热量成比例。在蜡基致动器中，蜡化合物填充在称之为“球团(pellet)”的圆柱形容器内，并且由于容器几何形状该蜡化合物变成圆柱形。因此，由于蜡材料的传热系数非常低并且远离球团的外表面，置于球团中心核心的蜡感知环境温度将存在长的延迟时间。响应时间的主要部分被消耗在放置在蜡致动器中的蜡球团的中心达到相同的温度上。

为了缩短具有圆柱形容器的蜡化合物致动器的响应时间，可以改变化合物的成分。但是这无法准确达到预期的响应时间，并且这也会改变蜡化合物开始膨胀或收缩的温度。

通过强制对流加热蜡化合物是消除蜡化合物在开启时响应时间延迟的一种选择。为此，电加热蜡基致动器得以实现。在容器内由蜡化合物包围的电阻加热器用于加热蜡化合物。在这个电阻上施加电压来加热蜡化合物，使蜡化合物膨胀。通过这种方式，可以在膨胀时加快蜡类化合物的响应时间，但是在收缩时无法缩短蜡类化合物的响应时间，因为蜡化合物的冷却是在没有介入的环境下发生的。同时，对蜡化合施加连续电压会引起过热，这会使蜡化合物失去物理特性或对密封元件造成损害。

使用机电致动器可以是控制阀结构的另一种选择。控制通过旁路输出和散热器输出的流量的阀门直接与机电致动器接合。机电致动器由ECU通过不依赖温度的电子控制卡直接控制。根据来自ECU的控制信号，阀门在几秒钟内定位到期望的位置。通过这种方式，可以实现非常快的响应时间，因为电动机在几秒钟内驱动阀门打开和关闭。这样就可以有一个智能冷却循环单元。然而，使用机电致动器存在一些可靠性问题。例如，它应该在引擎盖下工作，不仅在寒冷环境中而且在极端炎热的环境中工作，这需要一个具有宽工作温度范围的坚固的机电致动器，这需要一个能够与ECU通信的电子控制器，电子控制器应该满足EMC/ EMI要求并且它需要坚固的主体以便用有限的机电力来激活阀门。因此，实现这种类型的系统并不容易：电动机可能因机械上的任何堵塞而停转，控制器可能因任何过载电流或温度过高而失效并且与ECU的通信可能会失效，因此采用自动防故障装置的预防措施--蜡基致动器是非常有必要的。除此之外，使用机电致动器和控制卡代替蜡基致动器不是经济的解决方案。

实用新型内容

在我们的实用新型中，其目的在于实现具有不同容器设计的快速响应时间蜡基致动器，该容器设计为蜡化合物提供几何结构以使得蜡化合物以薄蜡厚度进行填充。

附图说明

图1是具有H形容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图2是具有H形容器的热致动器的一个实施例的横截面视图；

图3是具有豆型容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图4是具有豆型容器的热致动器的一个实施例的横截面视图；

图5是具有槽型容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图6是具有槽型容器的热致动器的一个实施例的横截面视图；

图7是具有三角型容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图8是具有三角型容器的热致动器的一个实施例的横截面视图；

图9是具有堆叠型容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图10是具有堆叠型容器的热致动器的一个实施例的横截面视图；

图11是具有十字型容器的热元件的一个实施例的3D视图；

图12是具有十字型容器的热致动器的一个实施例的横截面视图。

附图标记描述：

在图片中有一些附图标记，以下是对附图标记的描述：

1：快速响应时间致动器

2：容器

P：活塞

C：盖子

D：隔膜(diaphragm)

E：可膨胀材料

具体实施方式

快速响应时间致动器1是内燃机的冷却剂循环系统的组件，主要包括：

-至少一种可膨胀材料E，其实际上是一种半流体热敏化合物，

-至少一个活塞P，其通过可膨胀材料E的伸展而引起的升力提升，

-至少一个隔膜D，其用于为防漏可膨胀材料E封装提供密封，并通过上下弯曲来引导活塞P的运动，

-至少一个盖子C，其包住活塞P、隔膜D和可膨胀材料E，

-至少一个容器2，其中可膨胀材料E填充在其内部并且该容器2具有变窄的几何形状和/或分区结构以减薄可膨胀材料的厚度并增加接触表面以增加单位时间的热传导量。

在本实用新型的实施例中，快速响应时间致动器1由h形容器2实现，在h 形容器2中有可膨胀材料E、隔膜D和活塞P。

在本实用新型的一个优选实施例中，可膨胀材料为蜡化合物。将适当剂量的蜡化合物填充在h形容器2内。在此蜡化合物上放置隔膜D，其将蜡化合物封装在h形容器6内部，并且通过双向弯曲帮助提升活塞P并且还引导活塞P。盖子 C具有中空的截头圆锥形几何结构，盖子C包封该h形容器2并在包住该结构内的可膨胀材料E和隔膜D，并引导活塞P。通过向内弯曲h形容器2的端点来提供包裹。

类似于杆的h形容器2的几何形状具有类似字母H的底板。h形容器2的端点具有合适的几何形状以用于引导盖子C。该容器2的几何形状具有与冷却液大的接合面，其允许热传递到蜡化合物更有效率，并且通过这种几何形状使填充在内部的蜡化合物具有薄的蜡厚度。

在本实用新型的另一实施例中，快速响应时间致动器1由豆型容器2来实现。豆型容器2具有杆状的几何结构，从下方看起来像豆子。豆型容器2的端点具有合适的几何结构以引导盖子C。豆型容器2的内部几何结构具有允许蜡化合物以薄蜡厚度进行填充的几何结构，从而提供更有效的热传递。

在本实用新型的一个实施例中，快速响应时间蜡基致动器1由槽型容器2实现。槽型容器具有平坦表面，其具有类似舌头的形状。

在本实用新型的另一实施例中，快速响应时间致动器1由三角型容器2实现。三角型容器2具有三个接合杆的几何形状，每个接合杆具有120°的接合角，类似于等边三角形。三角形容器2的端点具有合适的几何形状以引导盖子C。三角形容器2具有允许蜡化合物以薄的蜡厚度填充的内部几何形状，和与冷却剂流体接触的宽外表面，从而提供更有效率的热传递。

在本实用新型的另一实施例中，快速响应时间致动器1由堆叠型容器2实现。堆叠型容器2具有像堆叠体一样连续的至少三个相邻的接合杆的几何形状。堆叠型容器2的端点具有合适的几何形状以引导盖子C。堆叠型容器2的内部几何形状具有允许蜡化合物以薄蜡厚度填充内部的几何形状，从而提供更有效率的热传递。

在本实用新型的另一实施例中，快速响应时间致动器1由十字型容器2实现。十字型容器2具有像四个接合杆放置成类似十字形的几何形状。十字型容器2的端点具有合适的几何形状以引导盖子C。十字型容器2的内部几何结构允许蜡化合物凭借容器内部几何结构而以薄蜡厚度填充内部，并且具有用于与冷却剂流体接触的宽的表面，从而提供更有效率的热传递。

在本实用新型的另一实施例中，容器2是规则或不规则的多边形或具有波状几何结构。

Claims

1.基于容器设计变化的快速响应时间致动器(1)，包括：

-至少一种可膨胀材料(E)，其实际上是一种半流体热敏化合物，

-至少一个活塞(P)，其用于通过由于可膨胀材料(E)的伸展而引起的提升力提升，

-至少一个隔膜(D)，其为防漏可膨胀材料(E)封装提供密封，并通过向上和向下弯曲来引导活塞(P)运动，

-至少一个盖子(C)，其包住活塞(P)、隔膜(D)和可膨胀材料(E)，

-至少一个容器(2)，其中，可膨胀材料(E)填充在其内部，并且其具有变窄的几何形状以减薄可膨胀材料的厚度并增加接触表面以提高单位时间内的热传导量，其特征在于，

-所述容器(2)为豆型或者三角型或至少具有三个相邻的杆的堆叠型或具有四个以十字形放置的接合杆的十字型的形状。

2.基于容器设计变化的快速响应时间致动器(1)，包括：

-至少一种可膨胀材料(E)，其实际上是半流体热敏化合物，

-至少一个活塞(P)，其通过由于可膨胀材料(E)的伸展而引起的提升力提升，

-至少一个隔膜(D)，其为防漏可膨胀材料(E)封装提供密封，并通过向上和向下弯曲来引导活塞(P)的运动，

-至少一个盖子(C)，其包住活塞(P)、隔膜(D)和可膨胀材料(E)，其特征在于，

-至少一个容器(2)，可膨胀材料(E)填充在其内部，并且具有分区结构以减薄可膨胀材料的厚度，并增加接触表面以提高单位时间内的热传导量，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，盖子(C)具有中空的截头圆锥形几何结构。

4.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，容器(2)为h形容器(2)。

5.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，容器(2)为具有平坦表面的槽型容器(2)。

6.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，三角形型容器(2)具有三个接合杆，每个接合杆具有120°接合角。

7.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，容器(2)是规则或不规则的多边形，或具有波状几何形状。

8.根据权利要求1或2所述的快速响应时间致动器(1)，其特征在于，可膨胀材料(E)是蜡。