CN104736811A - 用于内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的用于内燃机的冷却控制装置中，当回路切换装置出现故障并且未能执行将所述内燃机中的内部冷却剂通道与通过散热器的散热器回路彼此连接的回路切换时，设置在用以通过所述散热器回路将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至所述散热器的分支通道(28)中的蜡式热动开关(30)工作并且打开分支通道(28)。因此，内部冷却剂通道(4)中被过度加热的冷却剂流向所述散热器回路，并且相应地，防止内燃机的过热。

Description

用于内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷却内燃机比如汽车发动机的冷却控制装置及冷却控制方法。

背景技术

当用于冷却内燃机比如汽车发动机的冷却控制装置在用以控制冷却剂流动的控制***中出现故障时，该内燃机(发动机)过热。

作为一种防止内燃机的这种过热的技术，日本专利第3794783号公开了一种技术，在检测到内燃机中的冷却剂温度异常时，该技术通过使用离合器机构解除马达与流路控制阀之间的控制驱动阀的连接。这种技术通过强制打开流路控制阀以促进冷却剂的循环来防止发动机过热。

发明内容

技术问题

然而，当离合器控制回路在马达故障期间失效时，流路控制阀不能被强制打开而是被固定在关闭状态。其结果是，没有任何冷却剂流向散热器，从而发动机过热。

此外，由于离合器控制回路和离合器机构是必要的，所以部件的数目很大，这会导致成本增加。

本发明旨在解决上述问题。本发明的目的是提供一种用于内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法，其在回路切换未能将所述内燃机中的内部冷却剂通道与通过散热器的外部冷却通道彼此连接时，可以将所述内部冷却通道内的冷却剂发送至所述散热器，并且其不会增加部件的数量，也不会相应地增加成本。

问题的解决方案

本发明的内燃机的冷却控制装置设置有：分支通道，在回路切换装置出现故障并且未能执行将内部冷却剂通道与外部冷却剂通道中的、通过散热器的一个外部冷却剂通道彼此连接的回路切换时，分支通道用以将内部冷却剂通道中的冷却剂发送至通过散热器的外部冷却剂通道；以及蜡式热动开关，设置在所述分支通道中并且用以在所述内燃机被过度加热时打开所述分支通道。在所述冷却控制装置中，所述蜡式热动开关的感温部设置在用以将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至节流室的外部冷却剂通道的入口附近。

附图说明

图1是实施例的内燃机的冷却回路图。

图2是图1中的回路切换机构的剖视图。

图3是设置在图1的回路切换机构中的蜡式热动开关的剖视图，部分(A)示出处于低温下的操作状态而部分(B)示出处于高温下的操作状态。

图4是示出在该实施例的内燃机的冷却控制装置中冷却剂温度上升的曲线图。

图5是该实施例的另一示例中的内燃机的冷却回路图。

图6是在图5的冷却回路中使用的回路切换机构的剖视图。

图7包括分别示出设置在图6的回路切换机构中的蜡式热动开关的操作状态的剖视图，部分(A)示出打开操作前的状态，部分(B)示出开始打开操作的状态，而部分(C)示出打开操作状态。

具体实施方式

下面参照附图，对应用本发明的内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法进行详细说明。

图1示出了内燃机的冷却回路图。例如，冷却剂经由气缸体2和气缸盖3在其中循环的内部冷却剂通道4形成在汽车发动机等的内燃机1中。多个外部冷却剂通道连接至内部冷却剂通道4。各外部冷却剂通道包括通过作为热交换器的散热器5的散热器回路6(6A、6B)、通过加热器芯体7的加热器回路8(8A、8B)以及通过水泵9的旁通回路10(10A、10B)。例如，水被用作冷却剂。

散热器回路6包括连接散热器5和回路切换机构11的散热器回路6A以及连接散热器5和水泵9的散热器回路6B，回路切换机构11是连接至内部冷却剂通道4的出口4A的回路切换装置。散热器回路6将形成于内燃机1中的内部冷却剂通道4中被加热的冷却剂发送至散热器5，并且被加热的冷却剂通过与空气进行热交换在散热器5中被冷却。然后，散热器回路6将被冷却的冷却剂返回至内部冷却剂通道4。

加热器回路8包括连接回路切换机构11和加热器芯体7的加热器回路8A以及连接加热器芯体7和水泵9的加热器回路8B。加热器回路8使形成于内燃机1中的内部冷却剂通道4中被加热的冷却剂在加热器芯体7中散布热量，然后使冷却剂在热量散布后返回至内部冷却剂通道4。

旁通回路10包括连接回路切换机构11和水泵9的旁通回路10A以及连接水泵9和内部冷却剂通道4的旁通回路10B。旁通回路10使形成于内燃机1中的内部冷却剂通道4中的冷却剂返回至内部冷却剂通道4，而不使冷却剂流过散热器回路6。

图2示出了回路切换机构11的主要部分的剖视图。回路切换机构11包括主体12，主体中形成有分别连接至内部冷却剂通道4、散热器回路6、加热器回路8和旁通回路10的流动通道。主体12的侧面上设置有用于与散热器回路6连接的散热器软管连接口13、用于与加热器回路8连接的加热器软管连接口14和用于与旁通回路10连接的旁通软管连接口15。

主体12中设置有回路切换装置16，用于通过将内部冷却剂通道4连接至散热器回路6、加热器回路8和旁通回路10中的每个或者通过将内部冷却剂通道4与散热器回路6、加热器回路8和旁通回路10中的每个断开来切换回路，以使从内部冷却剂通道4的出口4A流入主体的冷却剂按所需流向这些回路中的一个回路。在图2中，回路切换装置16示意性地示出。

此外，主体12中设置有分支通道28，其是与使从冷却剂引入口29流入的冷却剂流向散热器软管连接口13的流动通道分开的流动通道，冷却剂引入口29形成于主体下部并连接至内部冷却剂通道4的出口4A。分支通道28配置成使得从所述主体下部中的冷却剂引入口29引入的冷却剂流向散热器软管连接口13，而不经过回路切换装置16。

分支通道28设置有蜡式热动开关30，其在内燃机1过热时打开分支通道28。如图3所示，在蜡式热动开关30中，当封装在金属容器31中的蜡32被加热时，蜡32从固相变化至液相且其体积增大，从而向上推动活塞33。此外，在蜡式热动开关30中，当蜡32被冷却并且从液相变化至固相时，其体积减小，并使活塞33退入到金属容器31中并返回至其原始状态。

在蜡式热动开关30中，活塞33的前端部被固定至散热器软管连接口13的内壁面。这里，活塞33具有的形状不阻断冷却剂从回路切换装置16向散热器软管连接口13的流动。此外，设置在金属容器31的前端的密封部34具有的形状在常温下阻断分支通道28的出口。在蜡式热动开关30中，当在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂的温度由于内燃机1的过度加热而变高时，蜡32因高温冷却剂的热量而从固相变化至液相，而活塞33从金属容器31突伸出。这导致密封部34移离分支通道28的出口且分支通道28从而被打开。

在蜡式热动开关30中，当内燃机1的过度加热状态被消除且在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂处于身为低温的正常温度状态时，蜡32由于低温冷却剂的热量而从液相变化至固相，而活塞33回缩到金属容器31中。这使得密封部34阻断分支通道28的出口，并从而关闭分支通道28。

蜡式热动开关30的操作温度高于回路切换装置16进行回路切换时的回路切换温度并且低于内燃机1过热时的温度。

在通常的冷却控制装置中，当回路切换装置16由于某种原因而出现故障而散热器回路6、加热器回路8和旁通回路10的关闭时，流过形成于内燃机1中的内部冷却剂通道4的冷却剂的温度变得过高，且这会导致过热。

然而，在本实施例中，蜡式热动开关30在内部冷却剂通道4中的冷却剂温度达到过热的高温之前进行操作来打开分支通道28。这导致内部冷却剂通道4中的冷却剂经由分支通道28流向散热器回路6。其结果是，可以防止内燃机1的过热。

此外，在本实施例中没有使用复杂的机构，比如离合器机构。而是，使用蜡式热动开关30，其通过利用蜡32由于在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂的热量而从固相至液相的相变以及从液相至固相的相变所引发的体积变化进行操作。因此，不需要用以操作的复杂的控制机构或操作机构。因此，可以避免由于增加构成该装置的部件的数量而带来的成本增加，此外，还能够提高可靠性。

在本实施例中，蜡式热动开关30的操作温度被设定为高于回路切换温度的温度，在回路切换温度下通过回路切换装置16的工作执行回路切换。因此，蜡式热动开关30仅在检测到异常时工作来打开分支通道28。因此，可以提供故障安全功能，而不会损害内燃机1的暖机性能。

此外，在本实施例的冷却控制方法中，当回路切换装置16的故障导致散热器回路6和内部冷却剂通道4彼此断开且内燃机1被过度加热时，设置在分支通道28中、用于将内部冷却剂通道4中的冷却剂发送至散热器回路6和散热器5的蜡式热动开关30操作，以打开分支通道28并且使在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂流向散热器回路6。因此，可以防止内燃机1的过热。

此外，在本实施例中，散热器回路6、加热器回路8和旁通回路10在内燃机1启动时都处于关闭。这可以减少暖机时间，因为可以将内部冷却剂通道4中的冷却剂的流动设置为零。图4是表示在本实施例及现有技术中冷却剂相对于经过的时间的温度上升状态的曲线图。图4中的线A表示本实施例中冷却剂的温度上升线，而线B表示现有技术中冷却剂的温度上升线。在现有技术中，由于水泵9转动来使冷却剂循环通过内燃机1、加热器回路8和旁通回路10，所以热容量很大且暖机所需的时间长。然而，在本实施例中，由于在内燃机1中所产生的热量仅用于升高内燃机1中冷却剂的温度，所以相比于现有技术来说，暖机时间可以显著降低。

在内燃机1被充分暖机之后，可通过打开加热器回路8或旁通回路10使冷却剂循环来防止内燃机1的过度加热。当冷却剂的温度进一步上升时，散热器回路6被打开以通过使用散热器5来散热。通过调节散热器回路6的开口率来控制在内燃机1的内部冷却剂通道4中流动的冷却剂的温度。内燃机1的冷却剂的正常温度被控制在90摄氏度左右。然而，冷却剂的温度可以上升至例如100摄氏度以提高发动机的温度。这会导致摩擦降低，并从而可以改善燃油效率。

图5是本实施例的另一示例中的内燃机的冷却回路图。图6是在图5的冷却回路中使用的回路切换机构的剖视图。图7包括各剖视图，分别示出设置在图6的回路切换机构中的蜡式热动开关的操作状态。在本实施例中，该结构是这样的，也就是蜡式热动开关30的感温部设置在各外部冷却剂通道中的、用以将内部冷却剂通道4中的冷却剂发送至节流室37的外部冷却剂通道(节流回路)的入口附近节流节流。

具体地讲，设置有节流回路38，用于使在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂不断地流向节流室37。节流回路38包括连接冷却剂引入口29和节流室37的节流回路38A、以及连接节流室37和散热器回路6B的节流回路38B，冷却剂引入口29形成在主体12的下部中。蜡式热动开关30的感温部设置在节流回路38A的入口附近，经由该入口，冷却剂从内部冷却剂通道4的出口4A经由冷却剂引入口29流向节流室37。因此，被认为与内部冷却剂通道4的出口4A处的温度处于相同温度的冷却剂流向蜡式热动开关30的感温部。

例如，当回路切换装置16的故障使散热器回路6和内部冷却剂通道4彼此断开且内燃机1被过度加热时，布置在流动通道中部的蜡式热动开关30检测到冷却剂的温度，并且打开分支通道28以使在内部冷却剂通道4中流动的冷却剂流向散热器回路6，其中冷却剂从内部冷却剂通道4的出口4A经由冷却剂引入口29而经由所述流动通道流向节流室37。因此，可以防止内燃机1的过热。

蜡式热动开关30在常温下被设置为其中分支通道28被关闭的状态，如图7的部分(A)所示。同时，当内燃机1被过度加热且内部冷却剂通道4中的冷却剂温度接近过热温度时，分支通道28被打开，如图7的部分(B)和部分(C)所示。

在本实施例中，由于蜡式热动开关30的感温部布置在内部冷却剂通道4中的冷却剂通过其不断地流向节流室37的节流回路38A的入口附近，所以流过内燃机1的内部冷却剂通道4的被过度加热的冷却剂的温度被立即检测到，且分支通道28被打开。因此，可以在内燃机1被过度加热时将冷却剂快速地发送至散热器5，并从而防止内燃机1的过热。在该实施例中，如上所述，从内部冷却剂通道4的出口4A流出的被过度加热的冷却剂不是通过自然对流到达蜡式热动开关30的感温部。因此，当内燃机1被过度加热时，蜡式热动开关30立即工作，并从而可以防止内燃机1的过热。

基于所述实施例，已经对根据本发明的用于内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法进行了说明。然而，本发明并不局限于此。可以采用具有类似功能的任何结构来代替各部件的结构。

本申请要求2012年5月14日提交的日本专利申请第2012-110525号的优先权的利益，其全部内容在本申请的说明书中被援引加入。

工业实用性

本发明可用于内燃机比如汽车发动机的冷却控制装置中。

在根据本发明的用于内燃机的冷却控制装置中，当内燃机由于回路切换装置的故障而被过度加热时，分支通道不是通过机械机构比如通过采用控制回路来控制离合器机构打开阀的机械机构来打开，而是通过在一定冷却剂温度下工作的蜡式热动开关的操作来打开。内燃机的内部冷却剂通道中的高温冷却剂从而流向外部冷却剂通道而通过散热器。因此，本发明能够防止内燃机的过热，甚至当回路切换装置发生故障时。此外，由于本发明不使用任何复杂的机构比如离合器机构，所以能够避免由于增加构成该装置的各部件的数量而造成的成本增加。

在本发明中，蜡式热动开关的感温部布置在内部冷却剂通道中的冷却剂通过其不断流向节流室的外部冷却剂通道的入口附近。因此，能够立即检测到在内燃机的内部冷却剂通道中流动的被过度加热的冷却剂的温度，并打开分支通道。因此，当内燃机被过度加热时，能够将冷却剂快速地发送至散热器，并防止内燃机的过热。

附图标记列表

1    内燃机

4    内部冷却剂通道

5    散热器

6、6A、6B    散热器回路

7    加热器芯体

8、8A、8B    加热器回路

9    水泵

10、10A、10B    旁通回路

11    回路切换机构

16    回路切换装置

28    分支通道

29    冷却剂引入口

30    蜡式热动开关

37    节流室

38、38A、38B    节流回路

Claims (3)

1.一种用于内燃机的冷却控制装置，包括：

形成于所述内燃机中的内部冷却剂通道；

多个外部冷却剂通道，所述多个外部冷却剂通道形成于所述内燃机的外部并且连接于所述内部冷却剂通道，所述冷却控制装置执行冷却剂通道切换，其中所述内部冷却剂通道与所述外部冷却剂通道中的某一个外部冷却剂通道通过回路切换装置彼此连接或彼此断开；

分支通道，在所述回路切换装置出现故障而未能执行将所述内部冷却剂通道与所述外部冷却剂通道中的通过散热器的一个外部冷却剂通道彼此连接的回路切换时，所述分支通道用以将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至通过所述散热器的所述外部冷却剂通道；以及

蜡式热动开关，所述蜡式热动开关设置在所述分支通道中并且用以在所述内燃机被过度加热时打开所述分支通道，其中，

所述蜡式热动开关的感温部设置在用以将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至节流室的外部冷却剂通道的入口附近。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的冷却控制装置，其中，所述蜡式热动开关的操作温度高于所述回路切换装置的回路切换温度。

3.一种用于内燃机的冷却控制方法，包括：

切换回路执行冷却剂通道切换，其中形成于所述内燃机外部的多个外部冷却剂通道中的某一个外部冷却剂通道连接于形成于所述内燃机中的内部冷却剂通道或与该内部冷却剂通道断开，其中，

当与散热器连通的外部冷却剂通道和所述内部冷却剂通道由于切换回路出现故障而彼此断开、且所述内燃机被过度加热时，蜡式热动开关工作以打开分支通道并且使所述内部冷却剂通道中的冷却剂流向与散热器连通的所述外部冷却剂通道，所述分支通道用以通过与所述散热器连通的所述外部冷却剂通道将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至所述散热器，所述蜡式热动开关具有感温部，该感温部设置在用以将所述内部冷却剂通道中的冷却剂发送至节流室的外部冷却剂通道的入口附近。