專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)，具體涉及帶恒溫閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)液體冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車(chē)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在多種溫度極限內(nèi)操作。冷卻系統(tǒng)的第一任務(wù)是保持發(fā)動(dòng)機(jī)的操作溫度在相對(duì)較窄的范圍之內(nèi)。當(dāng)排氣排放控制要求變得嚴(yán)格時(shí)，增加了該功能的重要性。
除了控制發(fā)動(dòng)機(jī)在暖機(jī)之后操作的最終溫度之外，冷卻系統(tǒng)還期望地提供發(fā)動(dòng)機(jī)的快速暖機(jī)以便盡可能快地向車(chē)輛乘員艙提供熱量。為達(dá)此目的，冷卻劑通過(guò)旁路循環(huán)，該旁路允許冷卻劑移動(dòng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)，而不通過(guò)一般稱(chēng)為散熱器的空氣-液體熱交換器。
一旦發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到期望的操作溫度時(shí)，開(kāi)始通過(guò)散熱器的流。
在旁路流動(dòng)和通過(guò)散熱器流動(dòng)之間的切換必須仔細(xì)控制以便避免不期望的瞬態(tài)流動(dòng)工況，如閬錘擊(valve hammer ),該工況的特征為閥盤(pán)的高頻落座和升起。這表現(xiàn)為所知的恒溫溫度控制裝置的問(wèn)題。
期望具有一種帶恒溫閥的冷卻系統(tǒng)，該恒溫閥允許在發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)期間，具體地在從旁路到完全流過(guò)散熱器的轉(zhuǎn)換期間允許精確控制冷卻劑溫度和流量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑泵、空氣-液體熱交換器、及允許冷卻劑從冷卻泵循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)而不通過(guò)熱交換器的旁路回路。恒溫器殼體與冷卻劑泵以及熱交換器和旁路回路操作連接。安裝在恒溫器殼體中的恒溫閥包括用于控制冷卻劑泵和熱交換器之間的冷卻劑流量的溫度響應(yīng)主閥元件和連接到主閥元件用于控制通過(guò)旁路的冷卻劑的流量的旁路流量控制裝置。旁路流量控制裝置包括具有配置為與閥座線(xiàn)性接觸的圓錐形的環(huán)狀密封表面的彈性負(fù)載閥盤(pán)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，閥盤(pán)還包括在閥盤(pán)上形成的多個(gè)持續(xù)開(kāi)啟的旁路孔。該閥盤(pán)本身安裝在從溫度響應(yīng)元件延伸且操作主閥元件的閥桿(stem)上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，恒溫閥至少具有第一位置和第二位置，在第一位置主閥元件關(guān)閉，旁路流量控制裝置開(kāi)啟到最大程度，在第二位置主閥元件開(kāi)啟，旁路流量控制裝置開(kāi)啟到最小程度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，旁路流量控制裝置包括具有配置為與結(jié)合在恒溫器殼體中的閥座線(xiàn)性接觸的圓錐形的環(huán)狀密封表面的閥盤(pán)。換句話(huà)說(shuō)，旁路流量控制裝置包括具有配置為與恒溫器殼體的閥座楔入接觸的截頭圓錐形的環(huán)狀密封表面的彈簧負(fù)載的閥盤(pán)。
根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在不包括發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器的旁路流動(dòng)和包括散熱器的完全流動(dòng)之間的切換是以避免不期望的溫度漂移的方式控制。
根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)的又 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是相比較于現(xiàn)有技術(shù)的閥，該恒溫閥表現(xiàn)出較高的耐用性。
閱讀本說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見(jiàn)。


圖l是具有根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的v型發(fā)動(dòng)機(jī)的分解透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的恒溫閥的截面圖；相對(duì)于流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器圖
2的閥處于關(guān)閉位置，但旁路流量控制裝置處于開(kāi)啟位置。
圖3是類(lèi)似于圖2的截面圖，但示出恒溫闊的主閥元件處于開(kāi)啟位置，允許流過(guò)
發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器，但旁路流量控制裝置處于關(guān)閉位置，其中流過(guò)旁路的液體僅通過(guò)一
系列孔流動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10具有汽缸體11,在汽缸體11上安裝一對(duì)汽缸蓋12,僅示出汽缸蓋12.中的一個(gè)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括冷卻劑泵14、冷卻劑跨越管16、空氣-液體熱交換器("散熱器")18、及一系列軟管。冷卻劑基本上從冷卻劑泵14循環(huán)通過(guò)汽缸體11和向上通過(guò)汽缸蓋12。在移動(dòng)通過(guò)汽缸蓋12之后，冷卻劑流進(jìn)恒溫器殼體26中，恒溫器殼體26如其名稱(chēng)暗示，為恒溫閥34,包括旁路閥座72(圖2和圖3)提供安裝位置。如圖3所示當(dāng)恒溫閥34處于開(kāi)啟位置時(shí)，冷卻劑向上流過(guò)恒溫閥34,然后通過(guò)冷卻劑出口 30和上部散熱器軟管20,然后進(jìn)入散熱器18。冷卻的流體然后移動(dòng)通過(guò)下部散熱器軟管24且然后通過(guò)冷卻劑泵14。離開(kāi)冷卻劑泵14，流體通過(guò)汽缸體ll流回，如上所述。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)IO低于期望的操作溫度時(shí)，恒溫響應(yīng)間34不允許冷卻劑流過(guò)散熱器軟管20和進(jìn)入到散熱器18中。相反，冷卻劑流過(guò)旁路回路22,旁路回路22如圖所述包括進(jìn)出冷卻劑泵14且通過(guò)汽缸蓋12和汽缸體11的通道，但不包括流過(guò)散熱器l8的通道。該旁路流允許發(fā)動(dòng)機(jī)IO較快速地暖機(jī)。閥34的低溫工況如圖2所示，其中就到散熱器18的流而言閥34關(guān)閉。因此，在圖2中，主閥元件46通過(guò)主彈簧54與閥盒50保持接觸。注意圖2還示出彈性負(fù)載的旁路閥盤(pán)58,該旁路閥盤(pán)58滑動(dòng)地安裝在閥桿52上，處于完全開(kāi)啟位置。這允許最大流量通過(guò)旁路回路22。
主閥38具有形式為蠟丸式(wax pellet)馬達(dá)42的溫度響應(yīng)馬達(dá)，該蠟丸式馬
5達(dá)具有柱塞44。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)較冷時(shí)，蠟丸式馬達(dá)42處于縮回位置，允許主閥元件46關(guān)閉流到散熱器18的流量。然而， 一旦發(fā)動(dòng)機(jī)IO達(dá)到暖機(jī)搡作溫度，從圖3可注意到柱塞44從蠟丸式馬達(dá)42延伸，結(jié)果為主閥元件46從閥盒50移開(kāi)，從而允許流過(guò)冷卻劑出口 30且通過(guò)上部散熱器軟管20到散熱器18。在一個(gè)實(shí)施例中，主閥可以是線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)的主提升閥。
現(xiàn)回到圖2,可以看出閥盤(pán)58的截頭圓錐形的環(huán)狀密封表面64不與閥座72接觸，從而允許旁路流量通過(guò)旁路回路22,因此使發(fā)動(dòng)機(jī)IO快速暖機(jī)。然而，現(xiàn)再次轉(zhuǎn)到圖3,可以看出通過(guò)蠟丸式馬達(dá)42的操作，具體地柱塞44、旁路閥盤(pán)58現(xiàn)已彈性壓進(jìn)與閥座72接觸，以便彈黌62的力使截頭圓錐形密封表面64與閥座72接觸。即，閥盤(pán)可以是具有配置為與閥座楔入線(xiàn)性接觸的截頭圓錐形的環(huán)狀的密封表面的彈性負(fù)載閥盤(pán)。
當(dāng)恒溫間元件34在如圖3所示的位置時(shí)，允許最小的流量通過(guò)在旁路閥盤(pán)58中形成的旁路孔68?？?8較為重要，因?yàn)榭?8甚至在恒溫閥元件34失靈和不能正確開(kāi)啟時(shí)也允許最小流量通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10?？?8還通過(guò)防止閥盤(pán)58關(guān)閉太快有助于提供"軟"溫度切換策略。此外，截頭圓錐形密封表面64通過(guò)減弱作用在閥盤(pán)58上的壓力有助于防止閥盤(pán)58以不穩(wěn)定的方式關(guān)閉。進(jìn)而，這增強(qiáng)了恒溫閥元件34的耐用性。
因此可以看出蠟丸式馬達(dá)42作為使旁路閩盤(pán)58緊靠閥座72定位的熱響應(yīng)線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器。如上所述，當(dāng)恒溫閥元件34在如圖3所示的位置時(shí)，旁路閥盤(pán)58通過(guò)旁路彈簧62與閥座72保持接觸，旁路彈簧62作為彈性元件。
盡管恒溫閥元件34如圖所示具有第一位置和第二位置，在第一位置中主閥元件46關(guān)閉，旁路流量控制閥盤(pán)58開(kāi)啟，在第二位置中主閬元件46開(kāi)啟，旁路流量控制閥盤(pán)58開(kāi)啟到最小程度，同時(shí)緊靠閥座72關(guān)閉，其他類(lèi)型的恒溫控制裝置可以在多個(gè)位置或操作配置中使用本發(fā)明的溫度響應(yīng)主閥元件和旁路閥盤(pán)。
已根據(jù)相關(guān)法律規(guī)定描述了上述發(fā)明，但本說(shuō)明在本質(zhì)上為示例性的而不是限制性的。對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例的變化和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的且落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明提出的法律保護(hù)范圍僅可通過(guò)研究本文權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)，包括冷卻劑泵；空氣-液體熱交換器；允許冷卻劑從所述冷卻劑泵循環(huán)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)而不通過(guò)所述熱交換器的旁路回路；與所述冷卻劑泵以及所述熱交換器和所述旁路回路操作連接的恒溫器殼體；及安裝在所述恒溫器殼體中的恒溫閥，所述恒溫閥包括用于控制所述冷卻劑泵和所述熱交換器之間的冷卻劑流量的溫度響應(yīng)主閥元件；及旁路流量控制裝置，所述旁路流量控制裝置連接到所述主閥元件，用于控制通過(guò)所述旁路回路的冷卻劑的流量，所述旁路流量控制裝置包括具有配置為與閥座線(xiàn)性接觸的圓錐形的環(huán)狀密封表面的彈性負(fù)載閥盤(pán)。
2. 如權(quán)利要求l所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閥盤(pán)還包括在所述閥盤(pán)中形成的多個(gè)持續(xù)開(kāi)啟的旁路孔。
3. 如權(quán)利要求1所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閥盤(pán)安裝在從溫度響應(yīng)元件延伸且操作所述主閥元件的閥桿上。
4. 如權(quán)利要求l所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閥座結(jié)合在所述恒溫器殼體中。
5. 如權(quán)利要求1所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫閥至少具有第一位置和第二位置，在所述第一位置中所述主閥元件關(guān)閉，所述旁路流量控制裝置開(kāi)啟到最大程度，在所述第二位置中所述主閥元件開(kāi)啟且所述旁路流量控制裝置開(kāi)啟到最小程度。
6. 如權(quán)利要求1所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閥盤(pán)為彈簧負(fù)載的。
7. —種在液體冷卻的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中使用的恒溫閥，包括用于控制冷卻劑泵和熱交換器之間的冷卻劑的流量的溫度響應(yīng)主閥元件；及旁路流量控制裝置，所述旁路流量控制裝置連接到所述主閥元件，用于控制通過(guò)暖機(jī)旁路的冷卻劑的流量，所述旁路流量控制裝置包括具有配置為與閥座線(xiàn)性接觸的圓錐形的環(huán)狀密封表面的閥盤(pán)。
8. 如權(quán)利要求7所述的恒溫閥，其特征在于，所述主閥元件由彈性元件定位關(guān) 閉和由熱響應(yīng)線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器定位開(kāi)啟。
9. 如權(quán)利要求7所述的恒溫閥，其特征在于，所述閥盤(pán)配置為當(dāng)所述閥盤(pán)與閥 座接觸時(shí)允許部分流量通過(guò)所述閥盤(pán)。
10. —種在液體冷卻的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中使用的恒溫問(wèn)，包括 用于控制冷卻劑泵和熱交換器之間的冷卻劑的流量的溫度響應(yīng)線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)的主提升閥；及旁路流量控制裝置，所述旁路流量控制裝置彈性連接到所述主提升閥，用于控制 通過(guò)暖機(jī)旁路的冷卻劑的流量，所述旁路流量控制裝置包括彈性負(fù)載閥盤(pán)，所述彈性 負(fù)載閥盤(pán)具有配置為與閥座楔入線(xiàn)性接觸的截頭圓錐形的環(huán)狀的密封表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)。一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)，包括冷卻劑泵、空氣-液體熱交換器、及允許冷卻劑從冷卻劑泵循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)而不通過(guò)熱交換器的旁路回路。恒溫閥安裝在恒溫器殼體中且包括溫度響應(yīng)主閥元件和旁路流量控制裝置，該恒溫閥用彈簧負(fù)載的閥盤(pán)控制冷卻劑的流量，該彈簧負(fù)載的閥盤(pán)具有配置為與閥座線(xiàn)性接觸的圓錐形的環(huán)狀密封表面。通過(guò)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)，可在發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)期間精確控制冷卻劑溫度和流量。
文檔編號(hào)F01P7/16GK101487415SQ200910003648
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者喬迪·M·斯萊克, 凱文·P·奧佛萊恩 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司