專(zhuān)利名稱(chēng)：具有蠟過(guò)熱保護(hù)裝置的蠟型恒溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)(例如柴油動(dòng)力系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng))的蠟型恒溫器。
背景技術(shù)：
眾所周知，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)中，燃燒過(guò)程和污染物排放在啟動(dòng)時(shí)最為嚴(yán)重，此時(shí)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)仍是冷的。為了減少必要的預(yù)熱時(shí)間以使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)充分有效，也就是為了加速內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，普遍技術(shù)為在不允許冷卻劑接觸相關(guān)的散熱器的情況下，使冷卻劑在冷卻回路中的流動(dòng)轉(zhuǎn)移方向回到發(fā)動(dòng)機(jī)，直到冷卻劑的溫度以及從而發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度，即90°C左右。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路通常包括冷卻劑(例如水)的環(huán)路和冷卻劑泵，其中所述環(huán)路將ICE連接至散熱器。冷卻回路通常具有旁通導(dǎo)管和恒溫器，其中旁通管道允許將散熱器排除在外，恒溫器允許冷卻劑轉(zhuǎn)回至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并從而阻止冷卻劑流經(jīng)散熱器，直到冷卻劑溫度達(dá)到所述目標(biāo)溫度，其通常為90°C左右。這種恒溫器(即由溫度促動(dòng)的三通閥)通常是蠟型恒溫器，其中恒溫器本體包括兩個(gè)入口、一個(gè)出口以及與活塞一體的關(guān)閉構(gòu)件，其中兩個(gè)入口分別經(jīng)由旁通管道來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和來(lái)自散熱器，出口被引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)，所述活塞滑動(dòng)地由包含在蠟室內(nèi)的蠟推動(dòng)，而蠟室則熱力連接至流經(jīng)恒溫器本體的冷卻劑，且特別地連接至來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的上述入口的冷卻劑。特別地，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)的恒溫器的關(guān)閉元件打開(kāi)或關(guān)閉來(lái)自散熱器的入口和去往發(fā)動(dòng)機(jī)的出口之間的通道，而所述來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的入口和去往發(fā)動(dòng)機(jī)的出口之間的通道通常保持常開(kāi)。恒溫器包括將關(guān)閉元件壓向其關(guān)閉位置的復(fù)位彈簧，由于與恒溫器的關(guān)閉元件為一個(gè)整體的活塞被機(jī)械地連接蠟室內(nèi)的蠟，當(dāng)蠟增大其體積(由于穿過(guò)恒溫器本體的冷卻劑溫度的升高)時(shí)，彈簧由上述的蠟推動(dòng)并對(duì)抗彈簧的作用，移動(dòng)關(guān)閉元件直到其達(dá)到其打開(kāi)位置。通常以一方式選擇蠟，使得當(dāng)冷卻劑的目標(biāo)溫度快要達(dá)到時(shí)，蠟從固體向液體變化狀態(tài)，同時(shí)膨脹自身體積，并從而推動(dòng)活塞對(duì)抗彈簧，并打開(kāi)恒溫器的散熱器入口和發(fā)動(dòng)機(jī)出口之間的通道。眾所周知，為了提高恒溫器的性能，可為其提供加熱設(shè)備，其通常由動(dòng)力傳動(dòng)系的ECU (電子控制元件)所調(diào)節(jié)的加熱器組成，以加熱所述蠟室內(nèi)的蠟。電加熱器的存在允許當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量可能對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)造成過(guò)熱問(wèn)題時(shí)，恒溫器具有更穩(wěn)定的表現(xiàn)以及發(fā)動(dòng)機(jī)快速冷卻，其中所述電加熱器用于即使當(dāng)冷卻劑尚未達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)加熱蠟，從而在ECU確定適當(dāng)時(shí)打開(kāi)散熱器和ICE之間的通道的。過(guò)熱問(wèn)題可影響包含在恒溫器蠟室內(nèi)的蠟，同時(shí)，當(dāng)冷卻劑的溫度上升過(guò)快從而弓I起蠟的狀態(tài)從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，具有該恒溫器爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
(即使在冷卻劑的低溫下)當(dāng)所述加熱裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中被促動(dòng)、以允許發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻(即允許冷卻劑流經(jīng)散熱器)時(shí)，影響蠟室內(nèi)的蠟的這種過(guò)熱問(wèn)題也可出現(xiàn)。事實(shí)上，在動(dòng)力系統(tǒng)中的某種外部和/或內(nèi)部熱力學(xué)條件下，即使如果冷卻劑溫度尚未達(dá)到前述目標(biāo)溫度，允許冷卻劑流過(guò)散熱器、進(jìn)而冷卻內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是有利的。在這種情況下，也是由于所述加熱裝置通常由ECU用開(kāi)環(huán)來(lái)控制這一事實(shí)，所述加熱裝置可能過(guò)度加熱恒溫器蠟室里的蠟，進(jìn)而導(dǎo)致冷卻劑達(dá)到高溫時(shí)蠟型恒溫室的爆炸。由此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)提供一種新式蠟型恒溫器，其不顯示出上述的問(wèn)題，從而阻止了蠟型恒溫器的爆炸。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種蠟型恒溫器，其允許釋放更多的熱量給蠟，從而可預(yù)知恒溫器的打開(kāi)，不具有使蠟爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
這些和其他目標(biāo)是根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1和從屬權(quán)利要求2至10所述的蠟型恒溫器來(lái)達(dá)到的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的蠟型恒溫器，該冷卻系統(tǒng)具有散熱器、將散熱器連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑回路，并具有旁通導(dǎo)管，該蠟型恒溫器包括恒溫器本體，其具有散熱器入口、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)入口和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口，其中散熱器入口輸送來(lái)自散熱器的冷卻劑，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)入口輸送來(lái)自旁通導(dǎo)管的冷卻劑，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口輸送流向內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑；活塞，其與關(guān)閉 元件成為一體，該關(guān)閉元件可以在恒溫器內(nèi)部通道的關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)，反之亦然，所述內(nèi)部通道連接所述散熱器入口和所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出Π ；蠟室，其與恒溫器本體內(nèi)的冷卻劑有熱連接。第一彈簧，其具有彈簧常數(shù)K，使關(guān)閉元件朝向其關(guān)閉位置返回；裝置，其當(dāng)包含在蠟室內(nèi)的蠟的體積發(fā)生變化時(shí)移動(dòng)活塞。有利地，該蠟型恒溫器還包括可移動(dòng)本體和彈性裝置，所述可移動(dòng)本體從突入所述蠟室的位置移動(dòng)到從蠟室縮回相應(yīng)的座內(nèi)的位置，所述彈性裝置將可移動(dòng)本體壓朝向所述的突入蠟室的位置偏壓。通過(guò)下文的描述可以明顯地發(fā)現(xiàn)，在蠟室內(nèi)提供可收縮的本體，當(dāng)其縮回時(shí)擴(kuò)大了同一蠟室的容積，其允許包含在那里的蠟膨脹而不會(huì)對(duì)蠟室的壁施加過(guò)大的壓力，允許恒溫器承受任何可能的蠟過(guò)熱而不被損壞。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，蠟室被置于活塞內(nèi)，所述移動(dòng)活塞的裝置包括至少一個(gè)突入蠟室的管狀元件，其方式使得活塞可相對(duì)該管狀元件軸向滑動(dòng)。在這種情況下，所述可移動(dòng)本體是一個(gè)可收縮的栓(pin)，其可滑動(dòng)地插在突入蠟室的管狀元件內(nèi)。由第二彈簧構(gòu)成的彈性裝置插置在管狀元件和可縮回的栓之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，這個(gè)解決方案被證實(shí)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和緊湊，且能夠有效地避免過(guò)熱問(wèn)題(其可能影響蠟室中的蠟)。所述可收縮的栓因而起到安全栓的作用，避免當(dāng)蠟過(guò)發(fā)生熱時(shí)對(duì)蠟型恒溫器產(chǎn)生有害的或不希望的影響。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了加熱裝置(用于加熱蠟室中的蠟)，其形式為電致加熱器，置于所述可收縮的栓中。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的作為非限制實(shí)例的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是可應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的柴油機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性布置圖；圖2是可應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的示意性布置圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蠟型恒溫器的示意性前視剖面圖，其關(guān)閉元件處于其起始關(guān)閉位置；圖4是圖3的蠟型恒溫器的示意性前視剖面圖，其關(guān)閉元件由于恒溫器主蠟室內(nèi)的蠟的體積變化而維持在其打開(kāi)位置；和圖5是圖3的蠟型恒溫器的示意性前視剖面圖，其中關(guān)閉元件維持在其打開(kāi)位置，蠟室內(nèi)的安全栓縮回至一個(gè)相應(yīng)的座內(nèi)，以容納恒溫器蠟室中更大的蠟的體積膨脹。
具體實(shí)施例方式參考圖1，應(yīng)指出這里所述的根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的蠟型恒溫器可應(yīng)用在包括具有發(fā)動(dòng)機(jī)缸體120的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)110的汽車(chē)系統(tǒng)100中，其中發(fā)動(dòng)機(jī)缸體120限定了至少一個(gè)汽缸125，該汽缸具有被連接以旋轉(zhuǎn)曲軸145的活塞。汽缸蓋130與活塞140共同限定了燃燒室150。燃料和空氣混合物(未示出)置于燃燒室150內(nèi)并被點(diǎn)燃，致使熱膨脹的廢氣促成活塞140的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。燃料由至少一個(gè)燃料噴射器160提供，空氣通過(guò)至少一個(gè)進(jìn)氣口 210提供。燃料在高壓下通過(guò)與高壓燃料泵180有流體連通的燃料軌道170供應(yīng)至燃料噴射器160，其中燃料泵180增加從燃料源190接收的燃料的壓力。汽缸125的每一個(gè)具有至少兩個(gè)閥門(mén)215，其由與曲軸145正時(shí)地轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪軸135促動(dòng)。閥門(mén)215可選擇性地允許空氣從端口 210進(jìn)入燃燒室150并交替地允許廢氣通過(guò)端口 220排出。在一些例子中，凸輪相位器155可選擇性地改變凸輪軸135和曲軸145之間的正時(shí)?？諝饪赏ㄟ^(guò)進(jìn)氣歧管200分配至進(jìn)氣口(一個(gè)或多個(gè))210。空氣進(jìn)氣管205可將來(lái)自環(huán)境的空氣提供給進(jìn)氣歧管200。在其他實(shí)施例中，可提供節(jié)流閥體330來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入歧管200的空氣流量。在另一個(gè)實(shí)施例中，可提供強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)例如渦輪增壓器230，其具有與渦輪250旋轉(zhuǎn)地接合的壓縮機(jī)240。壓縮機(jī)240的旋轉(zhuǎn)增加管205和歧管200內(nèi)空氣的溫度和壓力。置于管205內(nèi)的中間冷卻器260可降低空氣溫度。潤(rùn)輪250由接收自排氣歧管225的廢氣轉(zhuǎn)動(dòng)，其中在廢氣通過(guò)渦輪250膨脹之前，排氣歧管225從排氣口 220引導(dǎo)廢氣穿過(guò)一系列導(dǎo)葉片。廢氣排出渦輪250并被引導(dǎo)進(jìn)入排氣系統(tǒng)270。本例示出了具有VGT促動(dòng)器290的可變幾何渦輪(VGT)，所述促動(dòng)器290布置為移動(dòng)葉片來(lái)改變穿過(guò)渦輪250的廢氣的流量。在另一個(gè)實(shí)施例中，渦輪增壓器230可以是固定幾何的和/或包括廢氣門(mén)。排氣系統(tǒng)270可包括排氣管275，所述排氣管具有一個(gè)或多個(gè)廢氣后處理裝置。后處理裝置可以是被配置為改變廢氣組分的任何裝置。后處理裝置的一些實(shí)例包括但不限于催化轉(zhuǎn)換器(二元或三元)，氧化催化器、稀氮氧化物收集器、碳?xì)浠衔镂狡?、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)和微粒過(guò)濾器。其他實(shí)施例可包括聯(lián)接在廢氣歧管225和進(jìn)氣歧管200之間的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR) 300。EGR系統(tǒng)300可包括EGR冷卻器310來(lái)降低EGR系統(tǒng)300內(nèi)的廢氣溫度。EGR閥門(mén)320調(diào)節(jié)EGR系統(tǒng)300內(nèi)的廢氣流動(dòng)。汽車(chē)系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括電子控制器(E⑶)450，其與一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)ICE 110的裝置/傳感器相連。ECU450可接收來(lái)自各種傳感器的輸入信號(hào)，所述傳感器被配置為產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)與ICE 110相關(guān)的各種物理參數(shù)成比例。傳感器包括但不限于質(zhì)量空氣流量和溫度傳感器(mass airflow暗淡temperature sensor)340、歧管壓力和溫度傳感器350，燃燒壓力傳感器360、冷卻劑和機(jī)油溫度和水平傳感器380、燃料軌道壓力傳感器400、凸輪軸位置傳感器410、曲軸位置傳感器420、排氣壓力和溫度傳感器430、EGR溫度傳感器440和加速器踏板位置傳感器445。此外，E⑶450可產(chǎn)生輸出信號(hào)至各種控制裝置，所述控制裝置布置為控制ICEllO的操作，其包括但不限于燃料噴射器160、節(jié)流閥體330、EGR閥門(mén)320、VGT促動(dòng)器290、凸輪相位器(cam phaser)155。注意，虛線(xiàn)用來(lái)指示ECU450和各種傳感器和裝置之間的通訊，但為清晰起見(jiàn)省略了一部分。汽車(chē)系統(tǒng)100還可包括廢氣溫度傳感器，其置于后處理裝置280上，或無(wú)論如何置于ICEllO的下游，例如，在廢氣歧管225或在廢氣出口 220處。更特別地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的恒溫器I在ICE冷卻系統(tǒng)的冷卻劑回路(示意性地顯示在圖2中)中得到了應(yīng)用，所述冷卻劑回路包括第一主回路，該第一主回路具有連接內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2、散熱器4、恒溫器I和泵6的主管道3。旁通導(dǎo)管5直接地將主管道3的置于散熱器4的上游的一部分連接至恒溫器1，把散熱器4排除在回路之外，因而作為“短循環(huán)”起作用。散熱器4和泵6為本領(lǐng)域所熟知，不是本發(fā)明的一部分。此外，此處所描述的流動(dòng)在冷卻劑回路內(nèi)的冷卻劑優(yōu)選為水。恒溫器I實(shí)現(xiàn)為三通閥，并通過(guò)允許或阻止冷卻劑從散熱器4流向發(fā)動(dòng)機(jī)2來(lái)起作用。更特別地，恒溫器I是蠟型恒溫器，在其內(nèi)部，蠟室內(nèi)所包含的蠟的體積變化引起冷卻劑主回路的旁路的打開(kāi)或關(guān)閉，所述冷卻劑主回路的支路將散熱器4連接至泵6，進(jìn)而連接至發(fā)動(dòng)機(jī)2。參考圖3-5，恒溫器I包括恒溫器本體21、第二散熱器入口 8和ICE出口 20，其中所述恒溫器本體21開(kāi)有第一 ICE入口 7，該入口 7經(jīng)由旁通導(dǎo)管5直接將來(lái)自?xún)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE) 2的冷卻劑輸送至恒溫器1，所述第二散熱器入口 8將來(lái)自散熱器4的冷卻劑輸送至恒溫器1，所述ICE出口 20將來(lái)自恒溫器I的冷卻劑引導(dǎo)至泵6，而泵6將冷卻劑輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)2。恒溫器I內(nèi)部還包括關(guān)閉環(huán)12，該關(guān)閉環(huán)12與恒溫器本體21為一體且限定了孔，活塞9在孔中軸向滑動(dòng),活塞的一端與關(guān)閉元件15為一整體,而關(guān)閉元件與上述孔接合或脫離接合。關(guān)閉環(huán)12所限定的孔置于通道內(nèi)(在同一恒溫器本體21的內(nèi)部)，將散熱器入口 8連接至ICE出口 20。通過(guò)所述關(guān)閉元件15關(guān)閉或打開(kāi)關(guān)閉環(huán)12內(nèi)的孔，引起散熱器入口8和ICE出口 20之間的通道的相應(yīng)的關(guān)閉或打開(kāi)。由此，關(guān)閉元件15 (其與活塞9為一體)可從其關(guān)閉環(huán)12所限定的孔、從而關(guān)閉散熱器入口 8和ICE出口 20之間的通道的位置，移動(dòng)至其打開(kāi)關(guān)閉環(huán)12的孔、從而其打開(kāi)所述從散熱器入口 8至ICE出口 20的通道的位置，反之亦然。
散熱器I還包括蠟室14，該蠟室14位于恒溫器本體21內(nèi)部，與流經(jīng)散熱器I內(nèi)部的冷卻劑熱力學(xué)地連接。蠟室14包含蠟，所述蠟被選擇為使得當(dāng)其溫度達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)溫度(通常為約900C )時(shí)改變其體積，優(yōu)選為從固態(tài)向液態(tài)改變狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該蠟室14在活塞9中實(shí)現(xiàn)，并因而與其整體地滑動(dòng)。蠟室14中突出有固定管狀元件10，其與恒溫器21為一整體，當(dāng)蠟室14中的蠟體積發(fā)生變化時(shí)，其作為移動(dòng)活塞9的裝置發(fā)揮作用(在下文中是明顯的)。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，管狀元件10從恒溫器本體21的內(nèi)頂壁(如圖3-5所示)延伸至蠟室14，沿活塞9的同一軸向方向在其中突出。管狀元件10通過(guò)活塞9上端開(kāi)的孔進(jìn)入蠟室14 (有相應(yīng)的環(huán)形密封件保持蠟室的隔離)，以此方式，活塞9以及隨之的蠟室14能夠相對(duì)于所述固定管狀元件10軸向滑動(dòng)。以此方式，當(dāng)蠟在蠟室14內(nèi)發(fā)生體積變化時(shí)，該管狀元件10起到固定對(duì)比元件的作用，允許活塞9，進(jìn)而允許蠟室14相對(duì)同一管狀元件10滑動(dòng)。特別地，當(dāng)蠟在室14內(nèi)膨脹時(shí)，即當(dāng)其優(yōu)選地從固態(tài)向液態(tài)改變狀態(tài)時(shí)，其對(duì)固定的管狀元件10和蠟室14的內(nèi)壁、從而對(duì)活塞9施加一定壓力，該壓力導(dǎo)致活塞9相對(duì)同一管狀本體10軸向地滑動(dòng)。相反地，當(dāng)蠟室14內(nèi)的蠟體積減小時(shí)，如將在后面解釋的，第一復(fù)位彈簧11(其作用在活塞9上)通過(guò)相對(duì)所述管狀元件10滑動(dòng)使同一活塞9回到其起始位置。應(yīng)考慮到，可以替換地使用任何其他已知的對(duì)比元件替代前述管狀元件10，所述對(duì)比元件置于蠟室14中且對(duì)蠟的體積變化(例如膨脹)起穩(wěn)定的反作用，進(jìn)而允許活塞9移動(dòng)。還應(yīng)當(dāng)注意的是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，即使上文描述了蠟室14被置于活塞9中，以及管狀元件10 (其當(dāng)蠟的體積發(fā)生變化時(shí)作為移動(dòng)活塞9的裝置起作用)是固定，恒溫器本體21中的上述元件可以替換地使用任何本領(lǐng)域熟知的其他配置，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，蠟室14可以穩(wěn)固定地與恒溫器本體21為一體，而活塞9與所述可能固定的蠟室14滑動(dòng)連接，當(dāng)蠟室14中的蠟的體積發(fā)生變化時(shí)，活塞9的桿(而不是上述的管狀元件10)起到所述移動(dòng)活塞9的裝置的作用。如已經(jīng)提到的，恒溫器本體21還包括彈簧殼體13和第一彈簧11，其中彈簧殼體13與所述恒溫器21為一整體，第一彈簧11 (具有彈簧常數(shù)K)作用在所述彈簧殼體13與連接元件16之間，該連接元件16與活塞9的相對(duì)關(guān)閉元件15的另一端(即圖3-5中的上端)為一整體。彈簧11在本發(fā)明的實(shí)施例中為螺旋型的金屬?gòu)椈桑饔迷谶B接元件16上，其方式使得，該彈簧11朝向同一關(guān)閉元件15的關(guān)閉位置偏壓活塞9和相應(yīng)的關(guān)閉元件15，進(jìn)而后者關(guān)閉從散熱器入口 8到ICE出口 20的通道。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，可替換地使用本領(lǐng)域熟知的任何其他彈性裝置，替代此處所述的第一彈簧11，所述彈性裝置作用于彈簧9上，其方式使得其將后者朝向所述關(guān)閉元件15的關(guān)閉位置偏壓。有優(yōu)勢(shì)地，蠟室14中還裝有一個(gè)可移動(dòng)本體18，其安裝在那里的方式使得，其能夠以可往復(fù)的方式，從突出位置(在該位置其突入蠟室14)移動(dòng)到縮回位置(在該位置其退回到同一蠟室14提供的合適的座(seat))，以便蠟室14內(nèi)的蠟高壓時(shí)增大膨脹體積，下面將進(jìn)行闡述。這樣的可移動(dòng)本體進(jìn)一步被相應(yīng)的彈性裝置17朝向其在蠟室14內(nèi)的突出位置偏壓。在這里所述的本發(fā)明的具體實(shí)施例中，這種可移動(dòng)本體具有栓18的形狀，安裝在管狀本體10內(nèi)并可在后者內(nèi)部軸向滑動(dòng)。特別地，栓18可伸縮地接合管狀本體10,后者為栓18起到座的作用。顯然，可以預(yù)期栓18和座/管狀本體10之間的其他接合方式(其允許所述栓18從蠟室中縮回)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，對(duì)栓18進(jìn)行偏壓的上述彈性裝置包括第二彈簧17，所述第二彈簧17具有彈簧常數(shù)Kp且采用螺旋型的金屬?gòu)椈傻男问剑瑯影惭b在管狀本體10內(nèi)，插置于管狀本體10的封閉的頂端(與恒溫器本體21為一整體)和栓18之間，所述栓18通過(guò)(管狀本體10的)下方開(kāi)口端插入同一管狀本體10。需要一提的是，下文中將能夠清楚地看到，第二彈簧17的彈簧常數(shù)Kp要適當(dāng)?shù)卮笥诘谝粡椈?1的彈簧常數(shù)K，這樣，根據(jù)胡克定律，第二彈簧17在被壓縮或拉長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生比第一彈簧11更大的反作用力。這意味著，如下所述，只有當(dāng)?shù)谝粡椈?1由于活塞9的移動(dòng)(該移動(dòng)由蠟室14中的蠟的初始膨脹導(dǎo)致)從其初始位置(即其理論上的平衡位置)大體上達(dá)到其最大壓縮或伸長(zhǎng)率時(shí)，第二彈簧17才由于蠟室14中的蠟的初始膨脹，經(jīng)由栓18的推動(dòng)，從其起始位置(即理論上它的平衡位置)開(kāi)始?jí)嚎s(或伸長(zhǎng))。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，恒溫器I還包括加熱裝置，用于加熱蠟室14中的蠟。這樣的加熱裝置優(yōu)選地由一個(gè)電致加熱器19構(gòu)成，所述電致加熱器19由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的ECU根據(jù)開(kāi)環(huán)控制來(lái)控制。所述電致加熱器可優(yōu)選地置于栓18內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該恒溫器I的操作如下。在彈簧11的作用下，活塞9以及因此的關(guān)閉元件15最初處于關(guān)閉位置。更詳細(xì)地說(shuō)，關(guān)閉元件15位于與關(guān)閉環(huán)12接合的位置，因此散熱器入口 18被關(guān)閉(圖3)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I啟動(dòng)時(shí)，由于其通過(guò)旁通導(dǎo)管5進(jìn)行短循環(huán)，阻止了來(lái)自散熱器4的冷卻劑(通常是水)流回發(fā)動(dòng)機(jī)I。因而冷卻劑由于不在散熱器4的作用之下，不會(huì)被冷卻，為發(fā)動(dòng)機(jī)I提供了快速預(yù)熱。同時(shí)，包含在活塞內(nèi)部的蠟室14里的固體蠟，被流經(jīng)恒溫器I的冷卻劑加熱。當(dāng)冷卻劑達(dá)到目標(biāo)溫度(優(yōu)選為約90°C左右)時(shí)，蠟從固態(tài)向液態(tài)改變其狀態(tài)并在蠟室14內(nèi)膨脹其體積，推動(dòng)活塞9和管狀元件10。由此活塞9開(kāi)始沿所述管狀本體10滑動(dòng)，從而打開(kāi)散熱器入口 8，允許已經(jīng)被散熱器4冷卻的冷卻劑進(jìn)入環(huán)路中(圖4)。釋放至蠟的熱能必須進(jìn)行仔細(xì)的校準(zhǔn)。如果其過(guò)高，散熱器入口 8的打開(kāi)以及進(jìn)而的冷卻劑的冷卻作用不是足夠迅速和/或有效的，這可能引起蠟的狀態(tài)發(fā)生從液體變成氣體的進(jìn)一步的變化，具有有害的和不希望見(jiàn)到的后果。為了避免上述問(wèn)題，恒溫器I安裝有突入蠟室14中的可移動(dòng)元件18?，F(xiàn)在給出實(shí)施例，其中可移動(dòng)本體18是栓，相應(yīng)的座是管狀元件10，但是以下的描述同樣可以應(yīng)用于其他實(shí)施例，所述實(shí)施例包含任何可移動(dòng)本體18(其能夠從突入蠟室14的位置移動(dòng)到從所述蠟室14縮回相應(yīng)的座中的位置)。也可以使用不同于彈簧的彈性裝置17。在蠟室14內(nèi)部為低壓時(shí)，在第二彈簧17的作用下，栓18被維系在其位置，即突入蠟室14。當(dāng)壓力達(dá)到危險(xiǎn)的高值時(shí)，上述壓力超過(guò)第二彈簧17所施加的力，導(dǎo)致栓18在管狀元件10中縮回，因而增大了蠟室14的內(nèi)部體積，因此蠟可以繼續(xù)膨脹，以保證恒溫器I的安全(如圖5所示)。第一彈簧11和第二彈 簧或彈性元件17的最佳運(yùn)行方式優(yōu)選為第一彈簧11的彈簧常數(shù)K要低于彈簧或彈性元件17的彈簧常數(shù)Kp，即Kp > K。這涉及到以下事實(shí)當(dāng)蠟室14中的蠟開(kāi)始膨脹時(shí)，彈簧11開(kāi)始被活塞9推動(dòng)，而第二彈簧17 (其是硬的)保持不起作用。當(dāng)蠟室14中蠟的膨脹超過(guò)預(yù)期值，在該值下活塞9達(dá)到了相對(duì)于管狀元件10的極限位置，第二彈簧17開(kāi)始被蠟的膨脹所推動(dòng)，因而允許栓18在座/管狀元件10中縮回。在這里所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該可移動(dòng)元件18具有加熱裝置19，其作用于蠟室。優(yōu)選地，加熱裝置19是電促動(dòng)的且與動(dòng)力裝置(未示出)的ECU(電子控制單元)相連接。上述加熱裝置19能夠進(jìn)一步控制溫度，從而控制蠟室14中蠟的膨脹，進(jìn)而控制活塞9的移位。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，蠟可以同時(shí)在流過(guò)恒溫器I的冷卻劑和上述加熱裝置19的作用下被加熱。因此，蠟室14中的蠟?zāi)軌蚋斓嘏蛎?，因而在冷卻劑以及隨之的發(fā)動(dòng)機(jī)2達(dá)到目標(biāo)溫度之前就可以操作散熱器入口 8的打開(kāi)，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)2的過(guò)熱。由于雙熱源(即加熱裝置19和冷卻劑)對(duì)蠟進(jìn)行操作，所述實(shí)施例為蠟傳輸了更多的熱能，增大了當(dāng)蠟過(guò)熱時(shí)發(fā)生的、所述有害的和不受歡迎的結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該注意到，ECU在開(kāi)環(huán)中操作加熱裝置19，從而ECU不能確保對(duì)危險(xiǎn)狀況的即時(shí)響應(yīng)。上述公開(kāi)的可移動(dòng)本體18的作用確保即使在這種環(huán)境中對(duì)恒溫器I正確和安全的操作。
權(quán)利要求
1.一種蠟型恒溫器(1)，其用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有散熱器(4)、將散熱器連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑回路以及旁通導(dǎo)管(5)，該恒溫器包括 恒溫器本體(21)，其具有散熱器入口(8)、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)入口(7)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口(20)，其中散熱器入口(8)輸送來(lái)自散熱器(4)的冷卻劑，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)入口(7)輸送來(lái)自所述旁通導(dǎo)管(5)的冷卻劑，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口(20)輸送流向內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的冷卻劑； 活塞(9)，其與關(guān)閉元件(15)成為一體，該關(guān)閉元件能在恒溫器的內(nèi)部通道的關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)，反之亦然，所述內(nèi)部通道連接所述散熱器入口( 8 )和所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口(20)； 蠟室(14)，其與恒溫器本體(21)內(nèi)的冷卻劑熱連接。
第一彈簧(11 )，其具有彈簧常數(shù)K，使關(guān)閉元件(15)朝向其關(guān)閉位置返回； 裝置(10)，其當(dāng)包含在蠟室內(nèi)的蠟的體積發(fā)生變化時(shí)移動(dòng)活塞； 其特征在于，恒溫器(I)還包括可移動(dòng)本體(18)和彈性裝置(17)，該可移動(dòng)本體從突入所述蠟室(14)的位置移動(dòng)和從所述蠟室(14)縮回相應(yīng)座內(nèi)的位置移動(dòng)，該彈性裝置將所述可移動(dòng)本體(18)朝向所述突入蠟室(14)的位置偏壓。
2.如權(quán)利要求1所述的蠟型恒溫器，其中蠟室(14)置于活塞(9)內(nèi)，且其中所述用于移動(dòng)活塞的裝置包括突入蠟室(14)內(nèi)的至少一個(gè)管狀元件(10)，該活塞(9)能相對(duì)所述管狀元件(10)滑動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的蠟型恒溫器，其特征在于，所述可移動(dòng)本體是栓(18)，所述相應(yīng)的座是突入蠟室(14)內(nèi)的所述管狀元件(10)。
4.如權(quán)利要求3所述的蠟型恒溫器，其中所述栓(18)可伸縮地聯(lián)接至所述管狀元件(10)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的蠟型恒溫器，其中所述彈性裝置(17)容納在所述管狀元件(10)內(nèi)。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的蠟型恒溫器，其中所述彈性裝置包括具有彈簧常數(shù)Kp的第二彈簧(17)。
7.如權(quán)利要求6所述的蠟型恒溫器，其中所述第二彈簧(17)的所述彈簧常數(shù)Kp大于所述第一彈簧(11)的所述彈簧常數(shù)K (Kp > K)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的蠟型恒溫器，其特征在于，包括加熱裝置(19)，其用于加熱包含在所述蠟室(14)內(nèi)的蠟。
9.如權(quán)利要求8所述的蠟型恒溫器，其特征在于，所述加熱裝置(19)位于所述可移動(dòng)本體(18)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的蠟型恒溫器，其中所述加熱裝置(19)包括電致加熱器。
11.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的冷卻系統(tǒng)，其包括散熱器(4)、將散熱器連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的冷卻回路、旁通導(dǎo)管(5)，以及前述任一權(quán)利要求中所述的蠟型恒溫器(I)。
12.—種動(dòng)力系統(tǒng),其包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)和用于該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng),其中冷卻系統(tǒng)包括散熱器(4)、將散熱器連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的冷卻回路、旁通導(dǎo)管(5)，以及如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的蠟型恒溫器(I)。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)冷卻系統(tǒng)的蠟型恒溫器，所述冷卻系統(tǒng)具有散熱器和將散熱器連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑回路，并具有旁通導(dǎo)管，該恒溫器包括恒溫器本體，其具有散熱器入口、ICE入口(經(jīng)由旁通導(dǎo)管)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出口；活塞，其與打開(kāi)或關(guān)閉恒溫器內(nèi)部通道的關(guān)閉元件成為一體，所述內(nèi)部通道連接該散熱器入口和ICE出口；蠟室，其與恒溫器本體內(nèi)的冷卻劑熱力學(xué)地連接。第一彈簧，其使關(guān)閉元件朝向其關(guān)閉位置返回；裝置，其當(dāng)包含在蠟室內(nèi)的蠟發(fā)生體積變化時(shí)移動(dòng)活塞。該蠟型恒溫器包括可移動(dòng)本體，其從突入蠟室的位置移動(dòng)至從那里縮回相應(yīng)的座內(nèi)的位置，以及將該可移動(dòng)本體朝向其突出位置偏壓的彈性裝置。
文檔編號(hào)F01P7/16GK103061860SQ20121039728
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者L.博吉亞, C.佩澤拉 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司