CN105308283A - 水促动的恒温器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于控制发动机温度的水促动器恒温器***。该水促动的恒温器***包括热反应阀***,其被构造成在冷却液流体的温度升高时使得温度反应阀打开,以及在冷却液流体的温度降低时使温度反应阀封闭。水促动的恒温器***进一步包括可通过控制器控制的水力促动器***,其中水力促动器与热反应阀***有关,并且被构造成对控制器的指示作出反应来打开和/或封闭温度反应阀,温度反应阀的这种打开和/或封闭可以通过控制流体流入和/或流出水力促动器来实施。
Description
技术领域
本发明公开的实施方案涉及内燃机领域,更具体而言,本发明公开的实施方案涉及用于控制由上述内燃机产生的热的冷却***。最特别的是,本发明涉及水促动的恒温器,其用于控制冷却液通过发动机以及发动机与热交换器(例如散热器)之间的流动。
背景技术
恒温器是已知的,并且广泛用于控制内燃机内冷却液的循环。过去,恒温器采用阀的形式,这些阀沉浸在例如冷却液导管中的冷却液中。最通常的是,阀包括跨越导管并紧靠阀座坐落的阀元件。因此,在封闭的位置下,阀基本阻断了冷却液向例如散热器的流动,迫使冷却液在发动机内再循环,从而更快速地加热。
通常,此类阀包括封闭主体(closedbody),其包含热膨胀的材料,例如蜡,其中封闭主体沉浸在冷却液流体中。当该流体的温度升高时,蜡膨胀,推出活塞。活塞将阀由阀座上升起,从而使冷却液在新路径的下方循环,例如经过热交换器或散热器。这降低了冷却液的温度,并除去了发动机的热。设置弹簧,推动阀至封闭的位置,这样在静止或冷却的状态下,阀通常被封闭。因此,当首次启动发动机时,阀将被封闭,从而通过防止冷却液流体在发动机外部循环而使发动机更快速地获得其最佳运行温度。
迄今为止,已经将恒温器设计成允许发动机在恒定的最佳温度下在一段时间内运转。当发动机温度以及类似的冷却液流体温度升高时,恒温器通过打开冷却***中的阀而完成上述过程。打开阀允许更快速地流向热交换器,例如散热器,从而允许更多的热被驱散,这转而可以降低发动机的温度。当发动机的温度下降时,以及由此产生的冷却液的温度下降时,阀封闭,从而减少了待驱散的热量,并再次保持最佳运转温度。
所述的现有技术的恒温器是有效、简单且可靠的,但是具有多个缺点。一个缺点是恒温器必须要求发动机设计者设定一个最佳发动机温度。而且实际上已知,发动机运转温度会影响发动机的性能。具体而言,发动机在较高的温度下运转可以使燃料更完全地燃烧,并由此产生较少的排放物。此外,较高的运转温度会改善燃料的燃烧效率。但是较热运行的发动机将传递较少的功率,而较凉运行的发动机会传递更多的功率。因此,任何单一的最佳发动机温度都是功率、燃料效率和排放物水平的折中温度。
另一个缺点是所述的恒温器缓慢地作出反应。冷却液温度的变化完全是逐渐的,并且由于冷却液温度的变化控制了活塞的移动,所以相对于发动机温度的升高,阀的打开是缓慢的。例如在冬季,当发动机启动是寒冷的情况时,恒温器作出反应可以耗费12分钟,在夏季,大约5分钟。此外,发动机温度的急剧变化不能通过常规的恒温器良好地解决。然而,这种急剧的变化可以在例如由停止开始加速的过程中、在加速通过或者在爬坡时发生。通常,恒温器作出反应滞后于发动机的需要,因此作为遏制的***。由此,努力研发对需要作出反应的恒温器,而非简单被动地跟随冷却液温度的改变。而且,备选地启动的恒温器还应该适于以防止过热的方式对冷却液温度的变化可靠地作出反应。
已经提出多种杠杆和促动器根据需要来打开和封闭阀元件,但是它们都具有多个短处。首先,它们相对昂贵。第二,它们涉及复杂的机械移动部件,该部分与复杂的发动机控制***接合,而它们在经过一段时间后都会失效。失效的促动器***会导致阀保持在一个位置处,例如封闭的位置,这转而导致发动机过热及失效,而这是不可接受的。因此电机***具有某些缺点。
美国专利No.6,598,565和6,595,165(分配给本发明的申请人)提供了用于阻断和接通流体流动的恒温器阀的组合,其具有与阀可操作地连接的热启动促动器。设置促动器,使得其部分处于冷却液中,从而在为启动时,可以将促动器的热启动部件处于大约冷却液的温度下。具有电子加热器控制的分离式加热器与促动器连接,使促动器的温度被控制,从而使活塞受控地移位并由此根据需要来打开和封闭阀。
然而,尽管在某些环境下提供了足够的反应时间,但是热机促动器的性能在某种程度上受到打开阀的需要与通过加热器改变热膨胀材料的温度所需的时间之间的时间滞后所阻碍。此外,多个教导要求使用用于阀和热促动器的2个不同的促动温度,这增加的制造的复杂性和成本。此外,热机促动器的作用是双峰的,从而允许打开或封闭阀的位置,这样建立阀位置(相当于用于流体流动的部分打开的环境)不能容易地执行。
美国专利No7,987,822(本发明的申请人)提供了恒温器的组合,其具有用于基本阻断及基本接通液体冷却液向散热器流动的温度反应阀,以及电机促动器(其由对发动机状况作出反应的发动机控制***所控制)。电机促动器通过连接器组件与阀连接,所述的连接器组件在电机促动器与阀之间通过冷却液导管延伸,该连接器组件相对于阀定位,在电机促动器打开阀时,使弹簧被压缩,这样阀通过恒温器对冷却液温度作出反应而打开及封闭,并定位于电机促动器的移动范围内。
然而,尽管提供了根据需要将阀打开和封闭、以及允许阀以受控的程度打开,但是电机促动器由于机器摩擦所导致的高磨损而往往具有减少的寿命。此外,并入恒温器和电机促动器的装置还被常规的恒温器成本昂贵。
对能够根据需要而打开和封闭阀的装置的需要是未满足的,其中可以打开或封闭阀的发动机温度可以低于和/或高于预定的开始打开(STO)温度。此外,所述的装置应该相对快速地对短期发动机需要作出反应,能够控制阀的位置从而建立部分打开的阀的位置,成本有效的,在长期操作中是可靠的且容易制造,并且应该避免现有技术***的缺点。最优选的是,此类装置是安全的,并且不能以导致发动机过热的方式失效,换言之,应该包括故障保险构造。
之前所述的相关技术和与其有关的局限的实例是说明性的,而非穷举的。相关技术的其他局限在本领域的那些技术人员在阅读本说明书和研究附图时将变得显而易见。
发明概述
协同***、工具和方法来描述和说明以下实施方案及其方面,其中所述的***、工具和方法是示例性和说明性的,并非限定了范围。
本发明的目的是提供用于控制发动机温度的水促动恒温器***,该***包括:热反应阀***,其被构造成在冷却液流体的温度升高时引起温度反应阀的打开,以及在冷却液流体的温度降低时引起温度反应阀的封闭;水力促动器***,其可由控制器控制,其中所述的水力促动器与热反应阀***有关,并被构造成对控制器的指示作出反应而引起温度反应阀的打开和/或封闭,所述的温度反应阀的打开和/或封闭是通过控制流体流入和/或流出水力促动器来实施的。
根据一些实施方案,所述的控制器可以为发动机控制模块(ECM)。
根据一些实施方案,提供了热反应阀***,其可以包括:热反应阀,其用于调节冷却液流体向热交换器的流动;热促动活塞,其被构造成对冷却液流体温度的升高作出反应而将温度反应阀打开;以及弹簧,其被构造成对冷却液流体温度的降低作出反应而迫使温度反应阀关闭。水力促动器***被构造成通过延伸弹簧而引起温度反应阀的打开,以及通过收缩弹簧而引起温度反应阀的封闭。
随着描述的继续,本发明的其他目的和优点将变得显而易见。
根据一些实施方案,调节冷却液流体的流动包括基本阻断和/或基本接通冷却液流体向热交换器的流动。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***可以进一步被构造成在冷却液流体温度升高时通过对控制器的指示作出反应而收缩弹簧,来防止温度反应阀的打开。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***可以进一步构造成不依赖于冷却液流体的温度而引起热反应阀的打开和/或封闭。根据一些实施方案,所述的水力促动器***可以进一步构造成对控制器的指示作出反应而控制温度反应阀的移动范围。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***被构造成不依赖于冷却液流体的温度而控制温度反应阀的移动范围。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***被构造成使温度反应阀移位至移动范围内的特定位置处,其中所述的特定位置可以通过控制器来确定。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***可以包括与弹簧直接或间接接触的促动器板、包含流体的容器、以及与容器中的流体直接或间接接触且与促动器板直接或间接接触的至少一个促动器。
根据一些实施方案,所述的促动器可以通过至少一个控制阀、马达、减压器或它们的组合来控制。
根据一些实施方案,所述的促动器可以由控制阀控制。根据一些实施方案,所述的促动器可以通过马达控制。根据一些实施方案,所述的促动器可以通过减压器控制。根据一些实施方案,所述的促动器可以通过控制阀和减压器控制。根据一些实施方案,所述的促动器可以通过控制阀和步进马达控制。
根据一些实施方案,所述的控制阀、马达和减压器可以通过控制器控制。
根据一些实施方案,所述的容器可以与控制阀、马达、减压器或它们的组合是流体流动连接的。
根据一些实施方案,所述的容器可以与控制阀是流体流动连接的。根据一些实施方案,所述的容器可以与马达是流体流动连接的。根据一些实施方案,所述的容器可以与减压器是流体流动连接的。根据一些实施方案,所述的容器可以与控制阀和减压器是流体流动连接的。根据一些实施方案,所述的容器可以与控制阀和步进马达是流体流动连接的。
根据一些实施方案,所述的促动器被构造成对控制器的指示作出反应而移位促动器板。
根据一些实施方案,所述的控制器的指示包括用于打开/封闭至少一个控制阀的指示,用于启动马达的指示,或它们的组合。
根据一些实施方案,所述的控制器的指示被构造成允许流体由容器流入和/或流出。
根据一些实施方案,所述的流体的流动被构造成改变促动器的位置。
根据一些实施方案,所述的改变促动器的位置允许移位促动器板。
根据一些实施方案,所述的促动器板的移位被构造成引起恒温器弹簧延伸、收缩或它们二者。
根据一些实施方案,所述的促动器可以包括活塞。根据一些实施方案,所述的促动器可以包括隔板。根据一些实施方案,所述的促动器可以包括隔板和挡泥板。根据一些实施方案,所述的隔板可以具有中空的圆形。根据一些实施方案,所述的隔板可以具有环形。根据一些实施方案,所述的隔板可以具有圆洞(或环形),其具有平面,该平面被构造成获得凹形和/或凸形/轮廓。
根据一些实施方案,流体的流动被构造成改变了隔板的位置,并由此使隔板向下或向上移动,从而使隔板分别获得凹形或凸形/轮廓。
根据一些实施方案,所述的至少一个控制阀可以是双峰的,从而使温度反应控制阀打开和封闭。
根据一些实施方案,所述的至少一个控制阀可以为类似的阀,从而允许温度反应阀打开和封闭,并进一步控制温度反应阀的移动范围。
根据一些实施方案,所述的至少一个控制阀可以构造成使促动器板和温度反应阀移位至移动范围内的特定位置。
根据一些实施方案,所述的特定的位置可以通过控制器确定。
根据一些实施方案,所述的水力促动器***包括2个促动器,并且进一步包括平衡元件,其中所述的平衡元件可以与促动器的每一个直接或间接接触,并且被构造成帮助促动器板移位。
根据一些实施方案,所述的水力促动器进一步包括2个控制阀,并且其中第一控制阀的打开被构造成使促动器板移位,从而引起弹簧的延伸,而第二控制阀的打开被构造成使促动器板移位,从而引起弹簧的收缩。
根据一些实施方案,所述的马达包括步进马达或电动机。
根据一些实施方案,所述的马达包括与容器形成流体流动连接的马达活塞。
根据一些实施方案,所述的马达的启动有利于马达活塞的线性行进。
根据一些实施方案,所述的马达活塞的线性行进范围可以与促动器板和/或温度反应阀的移动范围有关。
根据一些实施方案,所述的马达被构造成将促动器板和/或温度反应阀移位至移动范围内的特定位置。
根据一些实施方案,所述的特定的位置可以通过控制器确定。根据一些实施方案,所述的流体可以为水、冷却液流体或油。根据一些实施方案,所述的流体可以为通过冷却液流体泵循环的冷却液流体。根据一些实施方案,所述的流体可以为通过外部泵循环的液体。
根据一些实施方案,所述的水促动的恒温器***被构造成即使温度反应阀功能失效,仍能打开温度反应阀。
根据一些实施方案,所述的水促动的恒温器***被构造成即使水力促动器***功能失效,仍能打开温度反应阀。
根据一些实施方案,提供故障保险地、可靠地且容易地制造水促动的恒温器仪器,其被构造成允许根据需要来打开和封闭恒温器阀,并控制阀的位置。
根据一些实施方案,所述的水促动的恒温器***包括2个容器、2个控制阀和2个环形隔板。
根据一些实施方案,所述的促动器可以为机械元件,其被构造成能够感受流体施加的压力并因此改变其位置或形状,并且所述的促动器可以将所述的压力传导至接触元件。
本发明的另一个目的是提供通过水促动的恒温器***来控制发动机温度的方法。该方法可以包括提供热反应阀***以及可通过控制器控制的水力促动器***。所述的方法可以包括通过控制器控制流体流动至至少一个容器中,其中所述的流体的流动被构造成将压力施加于至少一个促动器上,该促动器被构成成能够使促动器板移位,从而不依赖于冷却液流体的温度而引起温度反应阀的打开和/或封闭。
根据一些实施方案,所述的方法可以包括通过移动控制弹簧位置和移动范围的促动器板来延伸或收缩热反应阀***的弹簧。
根据一些实施方案,所述的方法可以包括通过热反应阀***来调节冷却液流体向热交换器的流动。
根据一些实施方案,所述的调节可以包括基本阻断和基本接通冷却液流体的流动。
根据一些实施方案,所述的方法可以包括对冷却液流体温度的升高作出反应而打开热促动的活塞,以及通过弹簧对冷却液流体温度的降低作出反应而关闭热促动的活塞。
除了上文所述的示例性方面和实施方案以外,通过参照附图和下文的发明详述的研究,本发明的其他方面和实施方案将变得显而易见。
附图简述
在参照附图中说明示例性实施方案。通常,为了方便和清楚地呈现,选择附图中所示的零件和特征的维度,并且不必按比例显示。认为本文所公开的实施方案和附图是示意性的,而非限定性的。附图如下列出。
图1显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为封闭的位置;
图2显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“规则模式”的打开位置;
图3显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“提前打开模式”的打开位置,所述的“提前打开模式”由促动器引起;
图4显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“延迟打开模式”的封闭位置,所述的“延迟打开模式”由促动器引起;
图5显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“提前封闭模式”的打开位置,所述的“提前封闭模式”由促动器引起;
图6A显示根据一些实施方案时,用于控制发动机温度的仪器的外罩的前视图;
图6B显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的拆分前视图,包括恒温器和水力促动器;
图7A显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器沿着图8A中的线JJ的剖视前视图,包括仪器外罩、恒温器和促动器;
图7B显示根据一些实施方案,步进马达外罩、步进马达和水力促动器的拆分图;
图7C显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器沿着图8B中的线II的剖视前视图,包括仪器外罩、恒温器和促动器;
图8A显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的顶视图;
图8B显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的顶视图;
图9A显示根据一些实施方案,恒温器和促动器沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀为封闭的位置;
图9B显示根据一些实施方案,步进马达沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀为封闭的位置;
图10A显示根据一些实施方案,恒温器和促动器沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀为“规则模式”的打开的位置;
图10B显示根据一些实施方案,步进马达沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀为“规则模式”的打开的位置;
图11A显示根据一些实施方案,恒温器和促动器沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀为“提前打开模式”的打开位置,所述的“提前打开模式”由促动器引起;
图11B显示根据一些实施方案,步进马达沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀为“提前打开模式”的打开位置,所述的“提前打开模式”由促动器引起;
图12A显示根据一些实施方案,恒温器和促动器沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀为“延迟打开模式”的封闭的位置,所述的“延迟打开模式”由促动器引起;
图12B显示根据一些实施方案,步进马达沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀为“延迟打开模式”的封闭的位置,所述的“延迟打开模式”由促动器引起;
图13A显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中恒温器阀为封闭的位置;
图13B显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中恒温器阀为打开的位置;
图13C显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中恒温器阀为完全延伸的打开的位置;以及
图13D显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中恒温器阀为完全延伸的打开的位置,其是由促动器引起的。
发明详述
本发明提供了通过控制发动机冷却液流体通过热交换器(例如散热器)的流动来控制发动机温度的水促动的恒温器***。术语“散热器”和“热交换器”可以交换使用。本发明的***被构造成能够提供发动机的冷却,其中所述的冷却可以在发动机的预定温度下和/或在发动机瞬时需要所定义的温度下进行。本发明的水促动的恒温器***进一步被构造成终止发动机的冷却,其中所述的冷却可以在发动机的预定温度下和/或在发动机瞬时需要所定义的温度下终止。因此,本发明的水促动的恒温器***允许更精确地控制发动机的温度,其转而允许改善燃料的利用而不会降低发动机的功率。
根据一些实施方案,本发明的水促动的恒温器***被构造成在高于开始打开(STO)温度的温度下促进发动机的冷却,由此升高发动机的温度和燃料的利用。
如本文所用,术语“开始打开(STO)温度”是指恒温器制造商预定的温度范围,在该温度下,恒温器被构造成允许冷却液流体流动通过热交换器。
根据其他的实施方案,所述的水促动的恒温器***被构造成在低于STO温度的温度下促进发动机的冷却,其中STO温度设定为高于典型值。在这些实施方案中,发动机的冷却可以在较低的温度下根据发动机的需要,通过本发明的***来促进,同时发动机的预定操作温度较高,并且燃料的利用相应较高。
根据其他的实施方案,本发明的水促动的恒温器***被构造成在高于STO温度下限的温度下终止发动机的冷却,因此升高的发动机的温度和燃料的利用。
根据其他的实施方案,为了升高发动机功率而冷却发动机可以通过本发明的水促动的恒温器***在任何温度下根据发动机的瞬时需要来提供。
本发明的水促动的恒温器***包括热反应***和发动机控制模块(ECM)促动***。热反应***恒温器可以为典型的恒温器,包括:温度反应阀,用于阻断和接通冷却液流体向热交换器的流动;热促动的活塞,其被构造成在液体冷却液的温度升高时将阀打开;以及弹簧,其被构造成将压力施加在温度反应阀上,从而在液体冷却液的温度降低时抵制阀打开并迫使其封闭。
发动机控制模块(ECM)促动***的促动器与恒温器的弹簧有关,并且被构造成能够影响弹簧的延伸/收缩状态。促动器可以通过至少一个控制阀控制,其中所述的控制阀可以通过ECM控制。所述的ECM促动***的水促动器被构造成能够对ECM的指示作出反应,通过延伸弹簧而引起温度反应阀打开和/或通过收缩弹簧而阻碍温度反应阀的打开。水力促动器可以进一步被构造成能够对ECM的指示作出反应,通过收缩弹簧而引起温度反应阀的封闭。水力促动器可以进一步被构造成对ECM的指示作出反应来控制温度反应阀的移动范围,以及将温度反应阀移位至移动范围内的特定位置,其中特定的位置通过ECM确定。本发明的***是成本有效的、在长期操作中是可靠的,并且容易制造。此外,本发明的水促动的恒温器***还是故障保险的。根据一些实施方案,所述的ECM促动***的水促动器被构造成即使恒温器功能失效,仍能够打开温度反应阀,并且所述的恒温器被构造成即使ECM促动***的促动器功能失效,仍能够打开温度反应阀。
本发明的水促动的恒温器***可以包括与恒温器弹簧直接或间接接触的促动器板,可以包括容器、流体导管和控制阀,其中所述的流体导管与容器和控制阀是流体流动连接的,并且其中打开和/或封闭热反应阀是通过控制阀调节容器中水力促动器冷却液流体的压力来实施的。
在本发明的仪器中可以使用多种类型的ECM促动***的促动器。根据一些实施方案,所述的促动器包括水力促动器。根据其他的实施方案,所述的促动器包括机械或电机促动器。所述的促动器可以进一步包括螺线管、隔板、充气或压电式促动器。
根据一些实施方案,ECM促动***的促动器(例如但不限于水力促动器)可以与恒温器阀(如本文所述)和/或球阀组合使用。球阀可以包括球形阀瓣,其被构造成能够控制冷却液流体通过恒温器的流动。根据一些实施方案,球阀被构造成能够允许冷却液流体的高流速和/或高压。
根据一些实施方案,ECM促动***的促动器可以与步进马达组合使用。步进马达可以被构造成用于引起和/或控制温度反应阀的打开和/或封闭。根据其他的实施方案,步进马达被构造成使温度反应阀移位至移动范围内的特定的位置,其中特定的位置是通过ECM确定的。步进马达可以与恒温器阀(如本文所述)和/或球阀组合使用。
本发明的仪器可以进一步包括检验器,其被构造成能够降低冷却液流体的压力波动。减压器可以被构造成能够将冷却液流体的压力降低至大约0.25巴至2巴范围(优选为大约0.5巴至大约1.5巴,更优选的是大约0.75巴至大约1巴)内的恒定的值,所述的冷却液流体与促动器是流体流动连接的。根据某一实施方案,冷却液流体的压力为大约0.75巴。流体的恒定压力允许在恒定压力下降时促动器能够操作,而不会受到发动机操作过程中源于流体流动通过发动机和冷却液***而产生的流体压力波动的影响。
现在参照图1,其显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为封闭的位置;参照图2,其显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“规则模式”的打开位置;参照图3,其显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“提前打开模式”的打开位置,所述的“提前打开模式”由促动器引起;参照图4,其显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“延迟打开模式”的封闭位置,所述的“延迟打开模式”由促动器引起;以及参照图5,其显示根据一些实施方案,用于控制发动机温度的仪器的剖视图,包括恒温器和促动器,其中所述的恒温器阀为“提前封闭模式”的打开位置,所述的“提前封闭模式”由促动器引起。
仪器100包括恒温器110,其中恒温器110包括恒温器主体112,其分成2个部分:恒温器主体112a和恒温器主体112b。恒温器主体112a包括热膨胀材料114和热促动活塞116(其设置于恒温器主体112a的内部)。恒温器110进一步包括恒温器阀元件118,其与恒温器主体112a连接并被构造成向下和向上自由移动,从而可以打开和封闭恒温器阀120,由此分别允许或防止冷却液流体由散热器106流动通过恒温器110而返回至发动机103。恒温器110进一步包括阀座122,阀元件118紧靠该阀座密封。恒温器阀120的封闭的位置在图1中表示为10,其中阀元件118紧靠着阀座122密封。阀元件118与恒温器主体112a连接,其中阀座122与散热器组152a连接并固定于适当的位置处。恒温器进一步包括恒温器弹簧124a,其固定于恒温器主体112a上。恒温器弹簧124a与阀元件118有关。
仪器100进一步包括旁通阀128。旁通阀128包括旁通阀元件126,其与恒温器主体112b连接并被构造成向下和向上自由移动,从而允许旁通阀128封闭和打开,从而分别允许或防止冷却液流体由发动机103流动至散热器106。恒温器110进一步包括旁通阀座129,旁通阀元件126紧靠旁通阀座129密封。旁通阀128的打开位置在图1中表示为12,其中旁通阀元件126紧靠着阀座129密封。旁通阀元件126与恒温器主体112b连接,其中阀座129与旁通组152b连接并固定于适当的位置处。恒温器进一步包括恒温器弹簧124b,其固定于恒温器主体112b上。恒温器弹簧124b与旁通阀元件128和恒温器弹簧124a有关。
恒温器110是温度反应性的。旁通阀128被构造成基本阻断或基本接通冷却液流体向散热器106的流动。恒温器阀120被构造成基本阻断和基本接通冷却液流体由散热器106的流动。热促动的活塞116被构造成当冷却液流体的温度升高时允许恒温器阀120被打开,并且恒温器弹簧124a被构造成当冷却液流体的温度降低时引起恒温器阀120封闭。热促动的活塞116被进一步构造成当冷却液流体的温度升高时允许旁通阀128封闭,并且恒温器弹簧124b被构造成当冷却液流体的温度降低时引起旁通阀128打开。
仪器100进一步包括水力促动器130,其中水力促动器包括位于上部的隔板132和位于下部的隔板134。隔板132与促动器弹簧136有关,隔板134与促动器弹簧138有关。隔板132通过隔板平衡元件154与隔板134接触。隔板平衡元件154被构造成能够将隔板132施加的压力转移至隔板134上和/或将隔板134施加的压力转移至隔板132上。水力促动器130进一步包括促动器板150,其设置于隔板132和隔板134之间并与位于下端的隔板134连接。促动器板150被构造成在图3中14表示的位置与图4中16表示的位置之间向上和向下自由移动。隔板132与容器140连接,隔板134与容器142连接。容器140和142被构造成充满冷却液流体,其中冷却液流体被构造成由泵102流动通过单向阀144a直至容器140,以及通过单向阀144b直至容器142。容器140和142进一步被构造成允许释放冷却液流体,其中冷却液流体被构造成由容器140流动通过控制阀148a,以及由容器142流动通过控制阀148b,直至泵102。
根据一些实施方案,单向阀144a和144b允许冷却液流体流动至容器140和142中,并且防止冷却液流体由容器流动返回至单向阀144a和144b。单向阀144a和144b进一步被构造成能够分别防止容器140和142中的压力降低。
单向阀144a与减压器***146和容器140是流体流动连接的。单向阀144b与减压器***146和容器142是流体流动连接的。减压器***146与泵102以及单向阀144a和144b是流体流动连接的。减压器***146被构造成将冷却液流体的压力降低至预定的值。控制阀148a和148b被构造成根据由ECM(未示出)接收的指示而允许和/或阻断冷却液流体由容器140和142的流动。减压器***146包括弹簧146a,其被构造成能够调节冷却液流体的压力。由于此类减压器***的详情是本领域那些技术人员所熟悉的,所以本文不再以任何更详细的方式进行描述。
仪器100进一步包括泵102,其被构造成能够循环冷却液流体。冷却液流体的循环方案是通过图1中的箭头20,22,24,24a,24b,26,26a和26b来表示的。冷却液流体可以通过泵102以箭头20所示循环通过发动机103和恒温器110,其中冷却液流体可以通过旁通阀128流入恒温器110中。备选地,冷却液流体可以通过泵102以箭头22所示循环通过发动机103、散热器106和恒温器110,其中冷却液流体可以通过恒温器阀120流入恒温器110中。此外,冷却液流体还可以以箭头24所示流入减压器146中,并如箭头24a所示由减压器146通过单向阀144a流入容器140中,并且如箭头24b所示通过单向阀144b流入容器142中。此外,如果控制阀148a和148b为打开的位置,则冷却液流体还可以如箭头26a所示由容器140流动通过控制阀148a,并且如箭头26b所示由容器142通过控制阀148b如箭头26所示流至泵102。
仪器100可以进一步包括嘴156a和156b,其中嘴156a与单向阀144a和减压器***146是流体流动连接的,并且嘴156b与单向阀144a和减压器***146是流体流动连接的。嘴156a和156b被构造成能够控制冷却液流体的流速。仪器100可以进一步包括过滤器160,其与减压器***146是流体流动连接的。过滤器160被构造成能够防止嘴156a和156b和其他冷却液流体通路被污染物或残渣所堵塞。
控制阀148a和148b可以通过常用于监控车辆发动机(与发动机103有关)的状况和性能的一类马达设备包来控制。由于此类设备包的详情是本领域那些技术人员所熟悉的,所以本文不在以任何更详细的方式进行描述。控制阀148a和148b最优选的是与电路连接,该电路由例如ECM或发动机控制***控制。术语“发动机控制模块(ECM)”和“发动机控制***”可以交换使用。通常,ECM包括多个传感器,这些传感器用于感受多种发动机和车辆参数,这样发动机的性能可以被优化。本发明考虑使用现有的传感器(如果合适和可利用),或者使用加强的传感器来提供具有足够信息的ECM,其中所述的信息利用了本文所述的发明。
控制阀148a和148b被构造成能够控制促动器板150的位置,从而定义恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度,如下文所述。根据一些实施方案,控制阀148a和148b是双峰控制阀。双峰控制阀被构造成处于封闭或完全打开的位置处,并且未构造成逐渐打开的形式。在这些实施方案中,控制阀148a和148b(其是双峰的)允许促动器板150移位,该移位由4个分离的位置所定义:图1和图2中14所示的位置,其中控制阀148a和148b是封闭的或者控制阀148a和148b是打开的;图3中的14a,其中控制阀148a是封闭的,而控制阀148b是打开的;以及图4和图5中的14b,其中控制阀148a是打开的,而控制阀148b是封闭的。双峰控制阀148a和148b的打开和/或封闭可以由ECM控制,其中所述的ECM包括传感器,其被构造成能够感受多个发动机和车辆的参数,并确定是否需要打开和/或封闭阀。因此,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制促动器板150的位置、恒温器阀120的分别打开和/或封闭、以及恒温器阀118的移位。因此,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制旁通阀128的分别打开和/或封闭、以及旁通阀126的移位。在一些实施方案中,在发动机温度的改变可以被ECM感受之后,控制阀比热膨胀材料可以更有效地启动热膨胀材料对恒温器阀120的改变以及打开和或封闭、以及旁通阀128的封闭和/或打开作出的反应,参照下文中的图3,如“提前打开模式”中所述的实施方案。根据其他的实施方案,根据发动机103的瞬时需要,可以通过ECM来引发控制阀148a和148b的打开和/或封闭,以及恒温器阀120和/或旁通阀128的分别打开和/或封闭。根据一些实施方案,发动机的温度必须低于恒温器阀120的开始打开(STO)温度所预定的温度。在这些实施方案中,控制阀148b打开被构造成在冷却液流体达到STO温度之前允许恒温器阀120打开和各个旁通阀128封闭,参照图3,如下文中“提前打开模式”中所述的实施方案。根据其他的实施方案,发动机的温度必须高于恒温器阀120的开始打开(STO)温度所预定的温度。在多个实施方案中,控制阀148a的打开被构造成在冷却液流体达到STO温度时能够抵制恒温器阀120打开和各个旁通阀128封闭,以及在高于STO温度的温度下能够允许恒温器阀120打开和各个旁通阀128封闭,下文中参照图4,如“提前打开模式”中所述的实施方案。控制阀148a打开可以进一步被构造成在高于STO温度的温度下能够引起恒温器阀120封闭和各个旁通阀128封闭,下文中参照图5,如“提前打开模式”中所述的实施方案。
根据其他的实施方案,控制阀148a和148b是类似的控制阀,其被构造成允许逐渐地和/或成比例地打开和/或封闭,由此允许测量体积的冷却液流体由容器140和142中流出,从而控制容器内的冷却液流体压力,因此控制隔板132和134的状态和促动器板150的位置。可以通过ECM控制类似控制阀148a和148b打开和/或关闭、以及打开和/或关闭的程度,其中ECM包括传感器,其被构造成能够感受多个发动机和车辆的参数,并确定冷却液流体通过散热器106的合适的流速。因此,根据一些实施方案,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制促动器板150的位置,和恒温器阀120的分别打开和/或封闭,以及恒温器阀118的移位。因此,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制恒温器阀120打开和/或封闭的程度,以及恒温器阀118的移位范围。根据其他的实施方案,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制旁通阀128的分别打开和/或封闭、以及旁通阀126的移位。相应地,可以根据ECM感受的发动机103的状态来控制旁通阀128封闭和/或打开的程度、以及旁通阀126的移位范围。
恒温器110的STO温度范围可以设定为任何所需的范围。根据一些实施方案,恒温器的STO温度范围可以设定为大约90℃至大约95℃的典型范围。在这些实施方案中,恒温器阀120的打开和/或封闭以及旁通阀128的分别封闭和/或打开是通过恒温器110的热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩所启动的。如果恒温器110不能操作,则可以通过水力促动器***130进一步启动恒温器阀120的打开和/或封闭、以及旁通阀128的分别封闭和/或打开。根据其他的实施方案,恒温器110的STO温度范围可以设定为高于量产车的正常范围,例如大约100℃至105℃。在这些实施方案中,水力促动器***130被构造成在对恒温器110的热膨胀材料114膨胀和/或皱缩之前对ECM的指示作出反应而打开和/或封闭恒温器阀120、以及相应地封闭和/或打开旁通阀128,其中所述的热膨胀材料114的延伸和/或收缩取决于预定的启动温度。操作方式允许升高STO温度范围并由此升高发动机103的操作温度,同时提供根据需要的发动机温度的快速降低,其是由ECM引起的,如上文所述。可以以允许冷却液流体流动通过散热器106来冷却发动机103温度的方式,控制恒温器阀120打开和各个旁通阀128封闭,其中冷却液流体流动通过散热器106不仅是发动机温度升高引起的,还是ECM感受的多个发动机参数引起的,例如在加速过程中需要更高的功率。例如传递功率的优选范围为50℃至100℃,或者还可以使用70℃至90℃的狭窄的范围。这种发动机温度的降低可以通过引起控制阀打开的ECM来完成,从而使阀元件118几乎瞬时且明显的移位。在这种情况下,可以打开恒温器阀120,从而使温度急剧降低及传递爆发的功率。
根据备选的实施方案,恒温器的STO温度范围设定为大约90℃至大约95℃的典型范围,并且水力促动器130被构造成能够防止恒温器阀120打开,并因此相应地在对ECM的指示作出反应,在恒温器110的热膨胀材料114膨胀时能够防止旁通阀128封闭。在这些实施方案中,水力促动器130被构造成能够打开恒温器阀120,并因此在高于STO温度范围的温度下封闭旁通阀128。在这些实施方案中,水力促动器***130进一步被构造成在恒温器110的热膨胀材料114皱缩之前引起恒温器阀120封闭和各个旁通阀128打开。操作模式根据发动机的瞬时状况而提供了升高的发动机操作温度(通过ECM引起并控制),而未升高STO的温度范围。发动机根据需要的且受ECM控制的温度升高比预定的较高的STO范围而不具有ECM控制的发动机温度升高更安全。较高的发动机运行温度促进了更完全的燃烧(如上文说明的那样)并且是有利的,同时根据发动机的瞬时状况由ECM控制。
仪器100(包括水力促动器130辅助的恒温器110)进一步被构造成比传统恒温器更有效和/或更快速的发动机的冷却。
如上文所述,可以根据ECM感受的发动机的需要来设定恒温器阀元件沿着移位范围的位置,从而允许足够的冷却液流体流动,由此允许发动机的温度根据需要降低。此外,温度降低优选为快速发生,从而几乎在移位的瞬时使得发动机快速冷却。最优选的是,对于传统的中型汽车而言,阀元件的移位范围相当于冷却液流体的流速为大约零(0)(具有封闭的阀)至大约8至12立方米(在完全延伸下)冷却液流体/小时。根据其他的实施方案,阀元件的移位范围相当于冷却液流体流速为大约0至大约6立方米。根据其他的实施方案,阀元件的移位范围相当于冷却液流体流速为大约0至大约18立方米。如本领域那些技术人员所理解的那样,其他车型和其他发动机尺寸可以需要更高或更低的冷却液流体流速。因此,尽管恒温器110控制流体以基本上双模方式流动至散热器,在活化温度实现时,当温度低于待开放至设定延伸范围的活化温度时关闭,水力促动器130可以用于沿着取代的范围定位阀门元件,以允许一定范围的冷却液流体根据引擎要求或负载来对于各种冷却速度和程度的流动速度。
本发明的另一个方面是水力促动器130并非依赖于冷却液流体的温度,并且仅由ECM启动。因此,与发动机盖区间之下的高温或其他外部热影响有关的问题被消除。在恒温器失效的事件中,ECM被构造成打开控制阀148b并移位阀元件118离开阀座122,从而通过冷却液流体流动的调节而取得所需的发动机温度,而与负荷情况或者甚至在稳定状态的状况无关。因此,ECM作为被动恒温器的故障保险***。另一方面,在ECM由于一些原因而失效的事件中,恒温器110仍可以可靠地控制恒温器阀的打开和封闭,如下文所述。根据一些实施方案,本发明提供了液压***和热启动被动***,它们彼此是冗余的。根据其他的实施方案,本发明提供了液压***和热启动主动***。这两种操作模式提供了整体性能可靠性的更大的量度。就此而言,本发明提供了故障保险设计。
在大致描述了主要零件之后,现在可以更清楚地理解各个单独零件的详情。
在以下实施方案中进一步描述表示为“规则模式”的一种可行的操作模式,并且通常示于图1和图2中。图1表示仪器100,其中恒温器阀120为封闭的位置,表示为10,而旁通阀128为打开的位置,表示为12。冷却液流体通过泵102循环通过发动机103和恒温器110,其中冷却液流体通过旁通阀128流入恒温器110中。因此,基本防止冷却液流体通过恒温器阀120由发动机103流入散热器106以及由散热器106流入恒温器110中。根据一些实施方案,在冷却液流体(循环通过发动机103和恒温器110)的温度升高时,热膨胀材料114(例如但不限于蜡)熔融和膨胀。热膨胀材料114施加在热促动活塞116上的压力使得热促动活塞116由主体112a上喷出。但是,热促动活塞116在其上端与仪器100散热器组152a连接,所述的仪器100散热器组152a将热促动活塞锚定于固定的位置,并防止其由恒温器主体112a上喷出和突出。与恒温器主体112a连接的恒温器主体112a和阀元件118并未固定于合适的位置,因此,恒温器主体112a向下移动并且恒温器阀元件118由恒温器座122上移位。恒温器主体112a向下移动迫使弹簧124b收缩。与恒温器主体112a连接的恒温器主体112b随后向下移动,并且旁通阀元件126由旁通阀打开位置(如图1中12所示)处移位,从而接触旁通阀座129并紧靠该旁通阀座密封。旁通阀元件126向下移动并到达旁通阀座129使旁通阀126形成封闭的位置,如图2中12a所示。恒温器主体112b向下移动迫使弹簧124b收缩。封闭的旁通阀128位置防止加热的冷却液流体通过旁通阀128由发动机103流动至恒温器,这样迫使加热的冷却液流体流动至散热器106。恒温器阀元件118由阀座122上移位并向下移动使恒温器阀120形成打开的位置,如图2中10a所示。打开的恒温器阀120位置使得加热的冷却液流体通过恒温器阀120由散热器106流动至恒温器110,并由恒温器110返回至泵102和发动机103。当恒温器阀元件118进一步由恒温器阀座122上移位时,允许冷却液流体更多地流动通过散热器106,直至恒温器阀120打开位置下的最大流速。当旁通阀元件126进一步向旁通阀座129移动时,允许冷却液流体更多地流动通过散热器106,直至旁通阀128封闭位置下的最大流速。阀元件118的移位范围定义了冷却液流体由发动机103流至散热器106的量,其中冷却液流体通过恒温器阀120。旁通阀元件126的移位范围定义了冷却液流体由发动机103流至泵102的量(未通过散热器106),其中冷却液流体通过旁通阀128。
恒温器阀120的封闭以及旁通阀128的打开是由热膨胀材料114的冷却所起始的。冷却液流体流动通过散热器106允许发动机103冷却,因此,流动通过恒温器110的冷却液流体的温度降低。此外,热膨胀材料114的温度也由此降低,从而使它们固化和皱缩。热膨胀材料的这种皱缩在恒温器主体112a中留下空隙。收缩的恒温器弹簧124a在接触阀元件118上施加压力,迫使恒温器主体向上移动,直至热促动活塞116完全***恒温器主体112中及恒温器弹簧124a松弛。恒温器阀元件118由恒温器阀120打开位置(如图2中10a所示)移位,并向上移动,直至到达恒温器阀座122并紧靠该阀座密封。恒温器阀元件118到达恒温器阀座122使得恒温器阀120形成封闭的位置,如图1中的10所示。与恒温器主体112a连接的恒温器主体112b随后向上移动,从而使弹簧124b松弛,并且旁通阀元件126由旁通阀128封闭位置(如图2中12a所示)处的旁通阀座129移移位至旁通阀128打开位置(图1中12所示)处。打开旁通阀128位置允许冷却液流体通过旁通阀128由发动机103流动至恒温器110,并防止冷却液流体由发动机103流动至散热器106。
根据一些实施方案,在“规则模式”下,恒温器阀120打开和/或封闭是分别通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或分别通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸所启动。恒温器阀120的打开和/或封闭的程度是由热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩的程度、和/或通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度所定义。恒温器阀元件118的移位是通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸所启动。恒温器阀元件118的移位范围是通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度所定义。
根据其他的实施方案,在“规则模式”下,旁通阀128封闭和/或打开是分别通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或分别通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸所启动。旁通阀128的封闭和/或打开可以进一步分别通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或通过恒温器弹簧124b的收缩和/或延伸所启动。旁通阀128的打开和/或封闭的程度是由热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩的程度、和通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度所定义。旁通阀128的打开和/或封闭的程度可以由热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩的程度、和通过恒温器弹簧124b的收缩和/或延伸的程度所定义。旁通阀元件126的移位是通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸所启动。旁通阀元件126的移位可以通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和/或通过恒温器弹簧124b的收缩和/或延伸所启动。旁通阀元件126的移位范围是通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度所定义。旁通阀元件126的移位范围可以通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩、和通过恒温器弹簧124a的收缩和/或延伸的程度所定义。
上文所述的操作模式是基于恒温器110的操作,其中STO温度是预定的,并且当通过发动机103的冷却液流体的温度达到预定值时,恒温器阀120开始打开而旁通阀128开始封闭。在操作模式下,当控制阀148a和148b为封闭位置时,容器140和142充满冷却液流体,从而防止冷却液流体由容器140和142流出。促动器板150的位置是由容器140和142之间的压力分布所定义的,其中容器140与隔板132接触,而容器142与隔板134接触,并且隔板132和隔板134通过隔板平衡元件154相互连接。在所述的操作模式中,促动器板150设置于容器140和容器142之间,同时与旁路隔板134接触。由于容器140和142内的冷却液流体压力是由减压器***146定义的,所以只要控制阀148a和148b是封闭的并且容器140和142充满了冷却液流体,则所述的压力便是恒定且相等的,所以促动器板150的位置不随着恒温器阀120的打开和旁通阀128的封闭而改变。促动器板150的位置如图1和图2中的14所示。
根据一些实施方案,在“规则操作模式”中,恒温器阀120的打开和/或封闭的程度可以由促动器板150的位置定义,促动器板150的位置是由控制阀148a的封闭和/或打开的程度以及控制阀148b的封闭和/或打开的程度所控制的。恒温器阀元件118的移位范围可以通过促动器板150的位置定义,促动器板150的位置是由控制阀148a的封闭和/或打开的程度以及控制阀148b的封闭和/或打开的程度所控制的。
根据其他的实施方案,在“规则操作模式”中,旁通阀128的封闭和/或打开的程度可以通过促动器板150的位置定义,促动器板150的位置是由控制阀148a的封闭和/或打开的程度以及控制阀148的封闭和/或打开的程度所控制的。旁通阀元件126的移位范围可以通过促动器板150的位置定义,促动器板150的位置是由控制阀148a的封闭和/或打开的程度以及控制阀148b的封闭和/或打开的程度所控制的。
在以下的实施方案中进一步描述另一种可行的操作模式(如“提前打开模式”所示),并且通常示于图1和图3中。图1表示仪器100,其中恒温器阀120为封闭的位置,表示为10,而旁通阀128为打开的位置,表示为12。冷却液流体通过泵102循环通过发动机103和恒温器110,其中冷却液流体通过旁通阀128流入恒温器110中。因此,基本防止冷却液流体通过恒温器阀120由发动机103流入散热器106以及由散热器106流入恒温器110中。在接收ECM(未示出)的指示时,控制阀148b打开。图3表示仪器100,其中控制阀148b为打开的位置。控制阀148b打开有利于冷却液流体流出容器142。当容器142内冷却液流体的压力由减压器***146定义的压力减小至大约0Atm时,在冷却液流体流出容器142后,与容器142接触并密封该容器的隔板134被拉至容器中。隔板134向下移动形成了将压力施加于促动器弹簧138(与隔板134接触)上的凹形隔板,迫使促动器弹簧138收缩。隔板134可以为固定于容器140上的环形隔板封条。隔板134被构造成向下或向上移动,从而分别形成凹形或凸形隔板。控制阀148a保持封闭,从而防止冷却液流体由容器140流出。容器142内冷却液流体的压力高于容器140内冷却液流体的压力,因此隔板132通过隔板平衡元件154施加压力于隔板134上,从而确保隔板132的牵拉位置。因此,与隔板134接触的促动器板150由图1中14所示的位置移位至图3中14b所示的位置。促动器板150向下移动释放出施加于接触恒温器弹簧124a上的压力,从而促进了恒温器弹簧124a的松弛。
与图2中所示的“规则模式”相比,松弛的恒温器弹簧124a将较少的压力施加于接触阀元件118上,由此促进了恒温器阀120的打开(其是随着恒温器阀元件118由阀座122上移位而进行的)。恒温器阀元件118由恒温器阀座122移位至图3中10b所示的打开位置。因此,恒温器阀120的打开是由水力促动器130操作(包括控制阀148b打开)引发的,并在热膨胀材料114膨胀之前进行,从而引起恒温器钉116喷出以及恒温器主体112a向下移动。在低于预定STO温度的温度下,热膨胀材料114不膨胀,因此恒温器阀120的打开在恒温器主体112a中形成空隙,该空隙不能被热膨胀材料114充满。
与恒温器主体112a接触的恒温器主体112b随后向下移动,而旁通阀元件126远离旁通阀128的打开位置,如图1中12所示,直至与旁通阀座129接触并紧靠该旁通阀座密封。旁通阀128封闭位置如图3中12b所示。由于水力促动器130的操作,当弹簧124a比弹簧124b松弛时,恒温器主体112a的向下移动以及恒温器主体112b的向下移动迫使弹簧124b收缩至比“规则模式”更高的程度,如图2中所示,因此弹簧124a和弹簧124b之间的压力分布是不等的。根据一些实施方案,在所述的操作模式下,将冷却液流体加热至预定的STO温度可以引起热膨胀材料114膨胀,并随后引起恒温器阀120打开和旁通阀128封闭,乃至进一步将恒温器阀120打开和旁通阀128封闭(这是由控制阀148b打开引起的)。热膨胀材料114的膨胀引起的恒温器主体112a和112b向下移动可以迫使弹簧124b收缩,乃至进一步收缩(其是由恒温器弹簧124a松弛迫使的,由控制阀148b打开所引起)。
封闭的旁通阀128位置允许冷却液流体由发动机103流入散热器106,而打开的恒温器阀120位置允许冷却液流体通过恒温器阀120由散热器106流入恒温器110。因此,由于接收ECM(未示出)的指示后,控制阀148b打开,所以恒温器阀120的打开和旁通阀128的封闭被促进,并且可以在低于预定STO温度的较低温度下以“规则方式”进行,如图2所示。备选地,恒温器阀120的打开和旁通阀128的封闭可以在预定的STO温度下进行至更高的程度。促动器130操作引起的恒温器阀元件118向下移动允许恒温器阀120的打开比仅加热热膨胀材料114引起的恒温器阀120的打开更快速和/或打开至更高的程度。因此,促动器130操作(包括打开控制阀148b)引起的恒温器阀元件118向下移动允许旁通阀128的封闭比仅加热热膨胀材料114引起的旁通阀128的封闭更快速和/或封闭至更高的程度。在所述的“提前打开模式”中,在低于预定STO的温度下允许冷却液流体由发动机103流入散热器106,和/或冷却液流体通过散热器106的流速和/或体积比在规则操作模式(“规则模式”)下在相应的温度下的流速和/或体积升高。控制阀148b由ECM控制,因此在恒温器阀120打开且旁通阀128封闭(由冷却液流体加热热膨胀材料114引起)之前阀148b打开允许发动机103的工作温度降低。降低发动机的工作温度是必须的,例如但不限于升高发动机的功率,在发动机负载(例如加速或其他需要更高功率的环境下,通过ECM确定,如上文所述)中存在的特定状况下相应地需要升高发动机的功率。阀148b的打开进一步允许根据瞬时发动机状况和需要而不仅仅根据预定的冷却方案(由热膨胀材料的加热速率所定义)来实时控制发动机103的冷却方案。
根据一些实施方案,在所述的操作模式中,恒温器阀120的封闭和旁通阀128的打开可以通过控制阀148b的封闭所起始的。在控制阀148b封闭时,容器142充满冷却液流体(其通过泵102循环通过减压器146和单向阀144b)。容器142中冷却液流体的压力由大约0Atm升高至减压器***146所定义的压力。与容器142接触并密封该容器的隔板134由于冷却液流体所施加的压力被推出容器142,从容引起接触促动器板150向上移动。促动器板150远离图3中14b所示的位置至图1中14a所示的位置,从而施加压力于接触恒温器弹簧124a上,并由此迫使其收缩。收缩的恒温器弹簧124将压力施加于阀元件118上。如上文所公开,在低于预定STO温度的温度下,恒温器主体112a包含空隙,该空隙未被膨胀的热膨出材料114充满,因此,由收缩的恒温器弹簧124a施加于恒温器阀元件118上的压力促进恒温器主体112a向上移动,直至热促动的活塞116完全***在恒温器主体112a中且恒温器弹簧124a松弛为止。恒温器阀元件118远离图3中10b所示的恒温器阀120打开位置并向上移动,直至达到恒温器阀座122并紧靠其密封。恒温器阀元件118到达恒温器阀座122使得恒温器阀120形成封闭的位置,如图1中10所示。恒温器主体112a向上移动使得接触恒温器主体112b向上移动以及弹簧124b松弛。旁通阀元件126远离图3中12b所示的旁通阀128封闭位置处的旁通阀座129,至图1中12所示的旁通阀128打开位置。打开旁通阀128位置允许冷却液流体通过旁通阀128由发动机103流入恒温器110并防止冷却液流体由发动机103流入散热器106。
根据一些实施方案,促动器弹簧138的松弛有助于封闭控制阀148b引起的恒温器阀120的封闭。在打开控制阀148a引起的恒温器阀120打开时,隔板134向下移动,其中隔板134与促动器弹簧138接触,由此迫使其收缩。因此,隔板134向上移动不仅是控制阀148b的封闭和容器142中冷却液流体的压力形成所迫使的,还是收缩的促动器弹簧138松弛时所迫使的。
根据一些实施方案,如果冷却液流体的温度达到预定的STO温度,则控制阀148b的封闭使得恒温器阀元件118向上移动至恒温器主体112a内部热膨胀材料114膨胀所定义的程度,并且在热膨胀材料114的温度降低及其皱缩后,恒温器阀120完全封闭且旁通阀128完全打开。
根据一些实施方案,在“提前打开模式”中,恒温器阀120的打开和/或封闭是分别通过控制阀148b封闭和/或打开来启动的。恒温器阀120打开和/或封闭的程度通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148b封闭和/或打开的程度控制的。根据一些实施方案,恒温阀120打开和/或封闭的程度通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148a封闭和/或打开的程度以及控制阀148b封闭和/或打开的程度控制的。恒温器阀元件118的移动是通过控制阀148b的封闭和/或打开来启动的。恒温器阀元件118的移动范围通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148b的封闭和/或打开的程度控制的。根据一些实施方案,恒温器阀元件118的移动范围可以通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148a封闭和/或打开的程度以及控制阀148b封闭和/或打开的程度控制的。
根据其他的实施方案,在“提前打开模式”中,旁通阀128的封闭和/或打开是分别通过控制阀148b封闭和/或打开来启动的。旁通阀128的封闭和/或打开的程度通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148b封闭和/或打开的程度控制的。根据一些实施方案,旁通阀128的封闭和/或打开的程度通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148a封闭和/或打开的程度以及控制阀148封闭和/或打开的程度控制的。旁通阀元件126的移动是通过控制阀148b的封闭和/或打开来启动的。旁通阀元件126的移动范围通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148b的封闭和/或打开的程度控制的。根据一些实施方案,旁通阀元件126的移动范围可以通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置是通过控制阀148a封闭和/或打开的程度以及控制阀148b封闭和/或打开的程度控制的。
根据备选的实施方案,在“提前打开模式”中,恒温器阀120的打开和/或封闭可以分别通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩而进一步启动。恒温器阀元件118的移动可以通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩来启动。旁通阀128的封闭和/或打开可以分别通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩而进一步启动。旁通阀元件126的移动可以通过热膨胀材料114的膨胀和/或皱缩来启动。
在所述的操作模式下,恒温器阀120的操作是故障保险的。在热膨胀材料114不能使恒温器阀120打开以及旁通阀128封闭时,控制阀148b打开将使恒温器阀120打开以及旁通阀128封闭。如果控制阀148ab不能打开,热膨胀材料将使恒温器阀120打开以及旁通阀128封闭。
在以下的实施方案中进一步描述另一种可行的操作模式(如“延迟打开模式”所示),并且通常示于图1、图2和图4中。图4表示仪器100,其中恒温器阀120为封闭的位置,表示为10,而旁通阀128为打开的位置,表示为12。冷却液流体通过泵102循环通过发动机103和恒温器110,其中冷却液流体通过旁通阀128流入恒温器110中。因此,基本防止冷却液流体通过恒温器阀120由发动机103流入散热器106以及由散热器106流入恒温器110中。在接收ECM(未示出)的指示时,控制阀148b打开。控制阀148a打开有利于冷却液流体流出容器140。当容器140内冷却液流体的压力由减压器***146定义的压力减小至大约0Atm时,在冷却液流体流出容器140后,密封容器140的隔板132被拉至容器中。隔板132向上移动将压力施加于促动器弹簧136(与隔板134接触)上,迫使促动器弹簧136收缩。隔板134可以为固定于容器140上的环形隔板封条。控制阀148b保持封闭,从而防止冷却液流体流出容器142。容器142中冷却液流体的压力高于容器140中冷却液流体的压力。当容器之间的压力分布上移时,通过隔板平衡元件152与隔板132连接的隔板134由容器142推至容器140中。因此,与隔板134接触的促动器板150远离图1中14所示的位置,至图4中14b所示的位置。促动器板150向上移动将压力施加在接触恒温器弹簧124a上,迫使恒温器弹簧124a收缩。
在达到预定的STO温度时,热膨胀材料114(例如但不限于蜡)熔融和膨胀,如上文所述。然而,当与促动器板150有关的弹簧124a收缩并由此有助于恒温器主体11a(以及各个恒温器主体112b)移动(如图2所示)时,热膨胀材料114施加在热促动的活塞116上的压力不足以用于引起恒温器主体112a和恒温器主体112b向下移动以及各自的恒温器阀120打开和旁通阀元件128封闭。因此,由于控制阀148a接收ECM(未示出)的指示而打开,所以恒温器阀120的打开以及旁通阀128的封闭被延迟并且在高于预定STO温度的较高的温度下进行。在所述的操作模式中,即使在达到恒温器110的STO温度时,冷却液流体仍通过旁通阀128持续由发动机103流入恒温器中而未通过散热器106。在冷却液流体达到恒温器110的预定STO温度之前,控制阀148a由ECM控制,并由此打开阀148a,从而允许STO温度升高至其预定值以上。打开阀148a进一步允许根据发动机的瞬时状况和要求而实时定义STO温度。
可以通过加热的冷却液流体将热膨胀材料114加热至高于预定STO的温度来进行操作模式下恒温器阀120的打开及旁通阀128的封闭,从而允许热膨胀材料114膨胀至足以克服恒温器弹簧124收缩并引起恒温器主体112a和恒温器主体112b向下移动的程度。另外或备选地,可以通过封闭控制阀148a而使恒温器打开,从而允许容器140内形成压力。在容器140中的压力升高时,密封容器140的隔板132被向下推动,从而将压力转移至密封容器142的隔板134上,其中隔板140和隔板142通过隔板平衡元件154连接。当容器之间的压力分布上移时,隔板142由此被向下推动,与隔板140接触的促动器板150由此远离图4中14b所示的位置,至图1和图2中14所示的位置。促动器板150向下移动消除了之前施加在接触恒温器弹簧124a上的压力,使得恒温器弹簧124a延伸。由于通过加热的冷却液流体进行加热足以使恒温器主体112a和恒温器主体112b向下移动,所以松弛的恒温器弹簧124a不会抵制恒温器阀120的打开和旁通阀128的封闭、以及热膨胀材料114的膨胀。
操作模式下恒温器阀120的操作是故障保险的。在热膨胀材料不能使恒温器阀120打开及旁通阀128封闭时,控制阀148a打开将使恒温器阀120打开和旁通阀128封闭。如果控制阀148a不能打开,则热膨胀材料将使恒温器阀120打开及旁通阀128封闭。
恒温器阀120的打开可以逐渐进行,其中恒温器阀120的打开和/或封闭的程度可以由促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置可以通过控制阀148a的打开和/或封闭的程度来控制。恒温器阀元件118的移动范围可以通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置可以通过控制阀148a的打开和/或封闭的程度来控制。
旁通阀128的封闭可以逐渐进行,其中旁通阀128的封闭和/或打开的程度可以由促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置可以通过控制阀148a的打开和/或封闭的程度来控制。旁通阀元件126的移动范围可以通过促动器板150的位置来定义,促动器板150的位置可以通过控制阀148a的打开和/或封闭的程度来控制。
在以下的实施方案中进一步描述另一种可行的操作模式(如“提取封闭模式”所示),并且根据一些实施方案通常示于图1和图5中。图5表示仪器100,其中在冷却液流体的温度达到预定的STO值之后,恒温器阀120为打开的位置,表示为10c,而旁通阀128为封闭的位置,表示为12c。加热的冷却液流体通过泵102循环通过发动机103、散热器106和恒温器110,其中冷却液流体通过恒温器阀120流入恒温器110中。在接收ECM(未示出)的指示时,控制阀148a打开。控制阀148a打开有助于冷却液流体由容器140流出。当容器140中的冷却液流体压力由减压器***146定义的压力降低至大约0Atm时,在冷却液流体流出容器140后,密封容器140的隔板132被拉至容器中。隔板132向上移动将压力施加于促动器弹簧136(与隔板132接触)上,从而迫使促动器弹簧136收缩。控制阀148b保持封闭,从而防止冷却液流体由容器142中流出。容器142中冷却液流体的压力高于容器140中冷却液流体的压力。当容器之间的压力分布上移时,通过隔板平衡元件154与隔板132连接的隔板134由容器142推至容器140中。因此,与隔板134接触的促动器板150远离图1和图2中14所示的位置,至图5中14b所示的位置。促动器板150向上移动将压力施加于接触恒温器弹簧124a上,从而迫使恒温器弹簧124a收缩。
收缩的恒温器弹簧124a将压力施加于接触阀元件118上。在所述的操作模式中,恒温器弹簧124a的收缩与热膨胀材料114施加在热促动的活塞116上的压力不成比例。在控制阀148a打开后,恒温器弹簧124a以比图2中所示的规则操作模式(“规则模式”)更高的程度接触。因此,收缩的恒温器弹簧124a所施加的压力(引起恒温器阀元件向上移动)超过了热膨胀材料114施加在热促动的活塞116上的压力(引起恒温器主体112a向下移动),这样收缩的恒温器弹簧124a引起阀元件118向上移动以及随后的恒温器主体112a向上移动,直至恒温器弹簧124a收缩至较小的程度并且热促动的活塞116回插至恒温器主体112a中。恒温器阀元件118远离图5中10c所示的恒温器阀120打开位置并向上移动,直至到达恒温器阀座122并紧靠该阀座密封。恒温器阀元件118达到恒温器阀座122使得恒温器阀120形成封闭的位置,如图1中10所示。与恒温器主体112a连接的恒温器主体112b随后向上移动,并且旁通阀元件126远离图5中12c所示的旁通阀128封闭位置处的旁通阀座129,至图1中12所示的旁通阀128打开位置。打开旁通阀128位置允许冷却液流体通过旁通阀128由发动机103流入恒温器110中,并防止冷却液流体由发动机103流入散热器106中。因此,由于接收ECM(未示出)的指示后,控制阀148a打开,所以恒温器阀120的封闭和旁通阀128的打开被促进,并且可以在高于规则操作模式的较高温度下进行(如图2所示)。备选地,恒温器阀120的封闭和旁通阀128的打开可以在与规则操作模式(如图2所示)相同的温度下进行至较高的程度。促动器130操作使得恒温器阀元件118向上移动允许恒温器阀120的封闭比仅由热膨胀材料116冷却引起的恒温器阀120的封闭得更快速和/或封闭至更高的程度。因此,促动器130操作(包括打开控制阀148a)引起的恒温器阀元件118向上移动允许旁通阀128的打开比仅由热膨胀材料116冷却引起的旁通阀120的打开得更快速和/或打开至更高的程度。在所述的“提前封闭模式”中,冷却液流体由发动机103流至散热器106被阻断,或者其通过散热器106的流速和/或体积在高于以下温度的温度下有所降低,其中在所述的温度下,阻断或者流速和/或体积降低以规则操作模式进行,或者备选地与规则操作模式下相应温度下的流速和/或体积相比,冷却液流体通过散热器106的流速和/或体积降低。控制阀148a由ECM控制,因此,在恒温器阀120封闭及旁通阀128打开(由热膨胀材料116的冷却所引起)之前打开阀148a允许升高发动机103的工作温度。阀148a的打开进一步允许根据发动机的瞬时状况和需要并且不仅根据预定的冷却方案(由热膨胀材料的冷却速率所定义)来实时控制发动机103的冷却。
现在根据本发明的一些实施方案,参照图6A(显示仪器100的外罩200的前视图)和图6B(显示仪器100的外罩200的拆分前视图)。
仪器外罩200包括:恒温器外罩202,其被构造成容纳有恒温器100;以及步进马达外罩204,其被构造成容纳有促动器130和步进马达210(未示出),其中恒温器110与促动器130有关,如上文所述。
仪器外罩进一步包括:管220,其被构造成提供了冷却液流体由散热器106(未示出)向恒温器110的流动;以及管222,其被构造成提供了冷却液流体向发动机103(未示出)的流动。仪器外罩200进一步包括:管224,其被构造成提供了冷却液流体由发动机103(未示出)向恒温器110的流动;以及管226,其被构造成提供了冷却液流体向散热器106(未示出)的流动。
仪器外罩200与温度传感器300连接,其中温度传感器300被构造成检测流入冷却液流体的温度(恒温器110以外的或备选的)。
现在根据本发明的一些实施方案,参照图7A,显示仪器100沿着图8A中的线JJ的剖视前视图,包括仪器外罩200,恒温器110和促动器130;参照图7B,显示步进马达外罩204、步进马达210和促动器130的拆分图;以及参照图7C,显示仪器100沿着图8B中的线II的剖视侧视图,包括仪器外罩204,恒温器110和促动器130。
恒温器110包括恒温器主体112,其分成2个部分:恒温器主体112a和恒温器主体112b。恒温器主体112a包括热促动活塞116(其设置于恒温器主体112a的内部)。恒温器110进一步包括恒温器阀元件118,其与恒温器主体112a连接并被构造成向下和向上自由移动,从而可以打开和封闭恒温器阀120,由此分别允许或防止冷却液流体通过恒温器110由发动机103流至散热器106,其中冷却液流体流动通过管224和226。恒温器110进一步包括阀座122,阀元件118紧靠该阀座密封。恒温器阀元件118与恒温器主体112a连接,其中恒温器阀座122固定于适当的位置处。恒温器110进一步包括恒温器弹簧124a,其固定于恒温器主体112a上。恒温器弹簧124a与阀元件118有关。
仪器100进一步包括旁通阀128。旁通阀128包括旁通阀元件126,其与恒温器主体112b连接并被构造成向下和向上自由移动,从而允许旁通阀128封闭和打开,从而分别允许或防止冷却液流体由散热器106流动至发动机103,其中冷却液流体流动通过管220和222。恒温器110进一步包括旁通阀座129,旁通阀元件126紧靠旁通阀座129密封。旁通阀元件126与恒温器主体112b连接,其中旁通阀座129固定于适当的位置处。恒温器110进一步包括恒温器弹簧124b,其固定于恒温器主体112b上。恒温器弹簧124b与旁通阀元件128和恒温器弹簧124a有关。
仪器100进一步包括水力促动器130,其中水力促动器包括隔板134。水力促动器130进一步包括促动器板150,其与隔板134有关。隔板134与容器142连接,其中容器142被构造成充满流体。流体被构造成由外部泵(未示出)流动通过管线206。容器142进一步被构造成允许流体释放,其中流体被构造成通过管线206由容器142流至泵。通过步进马达210控制流入和流出容器142的流体的体积。根据一些实施方案,流体包括通过外部泵循环的液体。在这些实施方案中,液体包括水、冷却液流体或油。根据其他的实施方案,流体包括通过冷却液流体泵循环的冷却液流体。
步进马达外罩204包括步进马达210,其中步进马达210包括导螺杆212、滚针轴承214、马达216和步进马达盖218。步进马达外罩204进一步包括位置促动器230,其中位置促动器230包括导活塞232(leadpiston)、促动器234、促动器托236和促动器盖238。步进马达外罩204被构造成包括容器142、促动器板150和隔板134,其中促动器板150与隔板134有关,并且隔板134可在具有O环242和244的容器142上组装。
步进马达210被构造成有利于推进和回撤位置促动器230。马达216与导螺杆212有关,其中导螺杆212与导活塞232接触。促动器234可在导活塞232上组装。在马达216启动时,促动器232沿着40所示的轴X行进。促动器232与容器142是通过管206而形成流体流动连接的。位置促动器230的推进增加了容器142中的流体的体积,从而形成了施加在隔板134上的压力。位置促动器230的回撤减少了容器142中流体的体积,由此减少了施加在隔板134上的压力。根据一些实施方案,位置促动器230的特定位置定义了充满容器的流体的体积,施加在隔板134上的压力,以及由此定义了促动器板150(其与隔板134接触)的特定位置。促动器板150(其与恒温器弹簧124a接触)的特定位置定义了恒温器阀120和/或旁通阀128的打开和/或封闭的程度。
根据一些实施方案,ECM(未示出)可促进马达216的启动。根据其他的实施方案,对由温度传感器300接收的指示作出反应而启动马达216。
现在,根据一些实施方案,参照图9A,其显示恒温器110和促动器130沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀120为封闭的位置;以及参照图9B,其显示步进马达210沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀120为封闭的位置。
恒温器阀120为封闭的位置,而旁通阀128为打开的位置。恒温器阀元件紧靠阀座122密封,而旁通阀元件126远离阀座129。冷却液流体通过泵102(未示出)循环通过发动机103(未示出)和恒温器110,其中冷却液流体通过旁通阀128由恒温器110流回至发动机。因此,基本防止了冷却液流体通过恒温器阀120由发动机103流至散热器106。
位置促动器230为30所示的部分延伸的位置,从而促进预定体积的流体流入容器142中,由此在隔板134上施加预定的压力,所述的隔板与容器142接触和/或将其密封。与隔板134接触的促动器板150与固定在恒温器主体112a上的弹簧124a接触,其中弹簧124a被构造成通过位置促动器230施加的压力而祥和作用。在封闭的恒温器阀中,位置弹簧124a延伸,并由此在隔板134上施加不足的压力,从而使恒温器阀110封闭而旁通阀128打开。
现在,根据一些实施方案,参照图10A,其显示恒温器110和促动器130沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀120为“规则模式”中的打开位置;以及参照图10B,其显示步进马达210沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀120为“规则模式”的打开位置。
如参照上文图1和2所述,在冷却液流体的温度升高时(循环通过发动机103和恒温器110),热膨胀材料114(未示出)熔融和膨胀。热膨胀材料114施加在热促动活塞116上的压力使得恒温器主体112a以及与恒温器主体112a连接的阀元件118向下移动,这样恒温器阀元件118远离恒温器座122。恒温器主体112a向下移动迫使弹簧124a收缩。与恒温器主体112a连接的恒温器主体112b随后向下移动,而旁通阀元件126远离旁通阀打开位置,从而接触旁通阀座129并紧靠该阀座密封。旁通阀元件126向下移动及其到达旁通阀座129使得旁通阀126形成封闭的位置。恒温器主体112b向下移动迫使弹簧124b收缩。封闭的旁通阀128位置有利于加热的冷却液流体由散热器106(未示出)流回至发动机103。恒温器阀元件118远离阀座122并向下移动使得恒温器阀120形成打开的位置。打开恒温器阀120位置允许加热的冷却液流体通过恒温器阀120由发动机103(未示出)流至散热器106(未示出)。当恒温器阀元件118进一步远离恒温器阀座122时,允许冷却液流体更多地流动通过散热器106,直至恒温器阀120打开位置的最大流速。当旁通阀元件126进一步向旁通阀座129移动时,允许冷却液流体更多地流动通过散热器106(未示出),直至旁通阀128封闭位置的最大流速。恒温器阀元件118和旁通阀元件129的移动范围定义了冷却液流体由发动机103(未示出)流至散热器106(未示出)的量,其中冷却液流体通过恒温器阀120。在这些实施方案中,恒温器阀元件118和旁通阀元件129的远离范围由热膨胀材料的膨胀来定义。
位置促动器230为30所示的部分延伸的位置,从而在隔板134上施加预定的压力。收缩的弹簧124a通过接触促动器板150将压力施加于隔板134上,其中所述的压力不足以克服充满容器142的流体施加在隔板134上的压力(由位置促动器230引起)。弹簧124a保持收缩,这样通过热膨胀材料114(未示出)的膨胀来确定恒温器阀120的打开和/或封闭、和/或旁通阀126的封闭和/或打开的程度。
现在,根据一些实施方案,参照图11A,其示出了恒温器110和促动器130沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀120为“提前打开模式”的打开位置(其由促动器130引起)。
根据一些实施方案,图11B显示步进马达210沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀120为“提前打开模式”的打开位置(其由促动器130引起)。
参照图1和3所述,在接收ECM(未示出)的指示时,或者在接收温度传感器300的指示时,其中所述的指示为冷却液流体的温度升高,则位置促动器230回撤至32所示的位置。位置促动器230的回撤促进流体流出容器142。与容器142接触并将其密封的隔板134在流体流出容器142之后被牵拉至容器中。隔板134向下移动减小了充满容器142的流体施加在促动器板150(与隔板134接触)上的压力。因此,促动器板150远离至新的位置。促动器板150向下移动释放了施加在接触恒温器弹簧124a上的压力,从而促进恒温器弹簧124a的松弛。
松弛的恒温器弹簧124a在接触阀元件118上施加了比在图10A中所示的“规则模式”更小的压力,由此促进恒温器阀120的打开(其通过恒温器阀元件118远离阀座122来进行的)。恒温器阀元件118远离恒温器阀座122至打开的位置。因此,恒温器阀120的打开是由水力促动器130操作所引发的,其中促动器板150的远离是由位置促动器230控制的,并且在低于预定STO温度的温度下在热膨胀材料114(未示出)的膨胀之前进行的。
与恒温器主体112a连接的恒温器主体112b随后向下移动,旁通阀元件126远离旁通阀128打开位置,直至接触旁通阀座129并紧靠该阀座密封。由于水力促动器130操作,当弹簧124a比弹簧124b松弛时,恒温器主体112a向下移动以及恒温器主体112b随后的向下移动迫使弹簧124b收缩至比图10A中所示的“规则模式”更高的程度,因此弹簧124a与弹簧124b之间的压力分布是不等的。
根据一些实施方案,在所述的操作模式中,将冷却液流体加热至预定的STO温度可以引起热膨胀材料114膨胀,并随后引起恒温器阀120打开及旁通阀128封闭,从而进一步将恒温器阀120打开及旁通阀128封闭(通过水力促动器130操作引起)。热膨胀材料114的膨胀所引起的恒温器主体112a和112b向下移动可以迫使弹簧124b收缩,从而进一步收缩(由恒温器弹簧124a的松弛所迫使,恒温器弹簧124a的松弛由水力促动器130操作所引起)。旁通阀128封闭的位置和恒温器阀120打开位置允许冷却液流体由发动机103(未示出)流至散热器106(未示出)。
现在,根据一些实施方案,参照图12A,其显示恒温器110和促动器130沿着图8A中的线JJ的剖视图,其中恒温器阀120为“延迟打开模式”(由促动器130引起)的封闭位置;以及根据一些实施方案,参照图12B,其显示步进马达210沿着图8B中的线II的剖视图,其中恒温器阀120为“延迟打开模式”(由促动器130引起)的封闭位置。
如参照图1和4所述,在接收ECM(未示出)的指示时,位置促动器230延伸至34所示的完全回撤的位置。位置促动器230的延伸促进流体流至容器142中。与容器142接触并将其密封的隔板134在流体流入容器142中之后由容器推动。隔板134向上移动形成了凹形隔板,该隔板增加了充满容器142的流体施加在促动器板150(与隔板134接触)上的压力。因此,促动器板150远离至新的升高的位置。促动器板150向上移动升高了施加在接触恒温器弹簧124a上的压力,从而迫使恒温器弹簧124a收缩。
如上文所述,在达到预定的STO温度时,热膨胀材料114(未示出)熔融和膨胀。然而,当与促动器板150有关的弹簧124a收缩并由此抵制恒温器主体112a(以及各个恒温器主体112b)远离时,热膨胀材料施加在热促动的活塞116上的压力不足以用于引起恒温器主体112a和恒温器主体112b向下移动,以及各个恒温器阀120打开和旁通阀元件128封闭。因此,由于水力促动器的操作,在接收ECM的指示(未示出)时,恒温器阀120的打开和旁通阀128的封闭被延迟并且在高于预定STO温度的温度下进行。因此,甚至在达到恒温器110的STO温度时,仍可以防止冷却液流体流至散热器中。位置促动器引起并控制的水力促动器(其依次由ECM促进)操作允许基于发动机瞬时状况和需要而将STO温度升高至其预定值以上和/或实施定义STO温度。
现在,根据一些实施方案,参照图13A,其显示用于控制发动机温度的仪器1300的剖视图,包括恒温器和促动器,其中恒温器阀为封闭的位置。
仪器1300包括恒温器1310,其中所述的恒温器包括:恒温器主体1312,包含热膨胀材料1314;以及热促动的活塞1316,设置于恒温器主体的内部。恒温器进一步包括:恒温器阀元件1318,其与恒温器主体1312连接并被构造成向上和向下自由移动,从而可以打开和封闭恒温器阀1320;以及阀座1322,阀元件1318紧靠该阀座1322密封。恒温器阀1320的封闭的位置在图13A中表示为1010,其中阀元件1318紧靠着阀座1322密封。阀元件1318与恒温器主体连接,其中阀座1322固定于适当的位置处。恒温器进一步包括恒温器弹簧1324,其固定于恒温器主体上。恒温器弹簧顶端与阀元件1318接触。
仪器1300进一步包括水力促动器1330,其中所述的促动器包括促动器主体1331,其定义了位于上部的促动器板1332和位于下部的促动器活塞1334,二者均被构造成向上和向下自由移动。促动器1330可以进一步包括促动器板座1336,促动器板1332依靠该促动器板座1336坐落,其中促动器板座固定在合适的位置处。促动器可以进一步包括促动器弹簧1338,其固定于促动器主体上。促动器板1332与恒温器弹簧1324底部边缘接触。促动器活塞1334设置于容器1340的内部,其在底部可以包括止回阀1342。仪器1300进一步包括流体导管1344,其一端与控制阀1346连接。流体导管的另一端与容器1340连接。
仪器1300进一步泵1302,其被构造成使冷却液流体1304循环通过恒温器1310和散热器1306,如箭头1308所示。此外,冷却液流体1304还可以通过止回阀1342流入容器1340,通过箭头1308'所示。此外,如果控制阀1346为打开位置,则冷却液流体1304还可以由容器1340流入流体导管1344中。
在大致描述了主要零件之后,现在可以更清楚地理解各个单独零件的详情。
恒温器1310是温度反应的。恒温器阀1320被构造成基本阻断和基本接通冷却液流体1304向散热器1306的流动。热促动的活塞1316被构造成当冷却液流体1304的温度升高时允许恒温器阀1320打开,并且恒温器弹簧1324被构造成在冷却液流体的温度降低时引起恒温器阀1320封闭。
在冷却液流体的温度升高时(循环通过恒温器1310、水力促动器1330和发动机(未示出)),热膨胀材料1314(例如但不限于蜡)可以熔融和膨胀。在热膨胀材料1314的压力下,恒温器主体1312可以引起热促动的活塞1316突出于恒温器主体。然而,热促动的活塞1316的上端与仪器1300主体部件1350连接,该仪器1300主体部件1350将热促动活塞锚定于固定的位置,并防止其突出于恒温器主体1312。与恒温器主体1312连接的恒温器主体1312和阀元件1318并未固定于合适的位置,因此,恒温器主体向下移动并且恒温器阀元件1318远离恒温器座1322,从而允许加热的冷却液流体1304由发动机流至散热器1306。阀的打开(通过阀元件1318远离阀座1322进行)在图14中表示为1020。当阀元件1318进一步远离阀座1322时,允许冷却液流体1304更多地流入散热器,直至阀打开位置的最大流速。阀元件1318的远离范围定义了冷却液流体通过恒温器1310由发动机流入散热器1306的量。
恒温器阀1320的封闭是通过热膨胀材料1314的冷却起始的。冷却液流体流动通过散热器1306允许发动机冷却,并由此使流动通过恒温器的冷却液流体的温度降低。因此,热膨胀材料1314的温度还降低,从而允许其固化和皱缩。热膨胀材料的这种皱缩在恒温器主体中留下空隙。收缩的恒温器弹簧1324将压力施加于阀元件1318上,从而迫使恒温器主体向上移动,直至热促动的活塞1316完全***恒温器主体1312中并且阀弹簧松弛。
在以下实施方案中进一步描述一种可行的操作模式,并且通常示于图13B中。阀元件1318远离阀座1322引起恒温器弹簧1324收缩。恒温器弹簧1324与促动器板1332接触,由此将压力施加于促动器活塞1434上。当控制阀1346为封闭的位置时,容器1340充满冷却液流体1304,从而抑制促动器活塞1334向下移动。因此,恒温器阀1320的打开1020仅由热膨胀材料1314的加热和恒温器弹簧1324的收缩来控制。恒温器阀1320的封闭被启动,并且由热膨胀材料1314的冷却和恒温器弹簧1324的延伸来控制。阀元件1318的远离范围由热膨胀材料1314和恒温器弹簧1324来控制。因此,根据示例性的实施方案,水力促动的恒温器是故障保险的,如同控制阀不能打开,则恒温器以规则恒温器操作模式操作,从而允许冷却液流体1304在加热热膨胀材料1314时流入散热器1306中。
在以下实施方案中进一步描述一种可行的操作模式,并且通常示于图13C中。阀元件1318远离阀座1322使得恒温器弹簧1324收缩。恒温器弹簧1324与促动器板1332接触,并由此将压力施加于促动器活塞1334上。当控制阀1346为打开位置时,促动器活塞将压力施加于充满容器1340的冷却液流体1304上,从而迫使其流入流体导管1344中。在冷却液流体1304流出容器1340时,促动器活塞1334向下移动。促动器板1332分别远离促动器板座1336,从而允许恒温器弹簧1324延伸。因此,恒温器阀1320的进一步打开以及阀元件1318的远离范围通过热膨胀材料1314的加热和促动器活塞1334的移动来启动和控制,其中促动器活塞的移动通过控制阀1346的打开和/或封闭来控制。远离促动器板座1336(通过促动器活塞1334向下移动所引起)的促动器板1332表示为1030。此类移动使得阀元件1318进一步远离阀座1322,如1020a所示。
可以通过热膨胀材料1314的冷却和/或控制阀1346的封闭来起始恒温器阀1320的封闭,其中控制阀1346是打开的。在控制阀1346封闭时,容器1340充满冷却液流体1304(通过泵1302循环),其中冷却液流体将压力施加于促动器活塞1334上,从而迫使促动器活塞向上移动。通过促动器主体1331与促动器活塞1334连接的促动器板1332分别向上移动,从而将压力施加于恒温器弹簧1324上,由此迫使其收缩。收缩的恒温器弹簧1324将压力施加于阀元件1318上。在冷却液流体通过散热器后,如果冷却液流体1304的温度降低,则热膨胀材料1314收缩和固化允许恒温器弹簧1324松弛,从而迫使恒温器主体1312向上移动,直至热促动的活塞1316完全***恒温器主体1312中。恒温器阀1320的封闭的位置(其中阀元件1318紧靠阀座1322再次密封)在图13A中表示为1010。
根据一些实施方案,可以通过促动器弹簧1338的松弛而帮助恒温器阀1320的封闭(通过控制阀1346的封闭来促动)。在恒温器阀1320打开时(通过控制阀1346的打开来促动),促动器板1332向下移动,其中促动器板与促动器弹簧1338接触,由此迫使促动器弹簧1338收缩。因此,不仅通过控制阀1346的封闭和冷却液流体1304在容器1340内形成的压力、还通过收缩的促动器弹簧1338(在其松弛时)来迫使促动器板1332向上移动。
根据一些实施方案,仪器1300进一步包括止回阀1342,从而允许冷却液流体1304流入容器1340并防止其流出容器。因此,止回阀1342(或单向阀或逆止阀)被构造成防止容器1340内的压力降低。例如由于穿过冷却液流体流动***的冷却液流体1304中的压力降低,则压力可以降低。止回阀1342进一步被构造成防止对恒温器弹簧1324作出反应而由冷却液流体施加的背压,以通过强迫冷却液流体沿着相对于泵循环的方向流动而影响泵1302。
控制阀可以通过常用于监控车辆发动机(与发动机(未示出)有关)的状况和性能的一类马达设备包来控制。由于此类设备包的详情是本领域那些技术人员所熟悉的,所以本文不在以任何更详细的方式进行描述。控制阀1346最优选的是与电路连接,该电路由例如发动机控制模块(ECM)或发动机控制***控制。术语“发动机控制模块”和“发动机控制***”可以交换使用。通常,ECM包括多个传感器,这些传感器用于感受多种发动机和车辆参数,这样发动机的性能可以被优化。本发明考虑使用现有的传感器(如果合适和可利用),或者使用加强的传感器来提供具有足够信息的ECM,其中所述的信息利用了本文所述的发明。
根据一些实施方案,促动器活塞1334的移动是由双峰控制阀控制的,其被构造成允许控制阀1346的打开和/或封闭以及促动器活塞1334的各个远离(通过2个分离的距离所定义)。控制阀的打开和/或封闭可以通过ECM控制,其中ECM包括传感器,其被构造成感受多种发动机和车辆的参数,并确定是否需要打开和/或封闭阀。因此,可以根据ECM感受的发动机状态来控制移动前活塞的移动、以及恒温器阀的各自打开和/或封闭。例如在控制阀可以比热膨胀材料更有效地启动热膨胀材料对恒温器阀的改变以及打开和/或封闭作出反应之前,可以通过ECM感受发动机温度的改变。
根据其他的实施方案,促动器活塞1334的移动是通过类似的控制阀来控制的,所述的类似的控制阀被构造成允许控制阀1346逐渐和/或成比例地打开和/或封闭,由此允许测量体积的冷却液流体由容器流入流体导管中。可以通过ECM来控制控制阀的打开和/或封闭,其中ECM包括传感器,该传感器被构造成感受多种发动机和车辆的参数,并确定冷却液流体通过散热器的合适的流速。因此,可以根据ECM感受的发动机状态来控制促动器活塞的移动以及恒温器阀元件的各个远离距离。例如在控制阀可以比恒温器操作更有效地调节热膨胀材料对恒温器阀元件的改变以及远离作出反应之前,可以通过ECM感受发动机温度的改变。
在以下实施方案中进一步描述另一种可行的操作模式,并且通常示于图13B中。根据一些实施方案,恒温器弹簧1324是预负载的。恒温器瘫痪1324与促动器板1332接触,并由此将压力施加在促动器活塞1334上。当控制阀1346为封闭的位置时,容器1340充满冷却液流体1304,从而抑制促动器活塞1334向下移动。因此,恒温器阀1320打开1020仅通过热膨胀材料1314的加热和恒温器弹簧124的进一步收缩来启动和控制。恒温器阀的封闭通过热膨胀材料1314的冷却及恒温器弹簧1324松弛至预负载的收缩状态来启动和控制。阀元件1318的远离范围是通过热膨胀材料1314和恒温器弹簧1324来控制的。因此,根据示例性的实施方案,水力促动的恒温器是故障保险的,如同控制阀1346不能打开,则恒温器以规则恒温器操作模式操作,从而允许在热膨胀材料1314加热时使冷却液流体1304流入散热器1306。
根据其他的实施方案,并且通常如图13D中所示,当控制阀1346为打开位置时,促动器活塞1334将压力施加于充满容器1340的冷却液流体1304上,并迫使其流入流体导管1344中。在冷却液流体1304流出容器时,促动器活塞1334向下移动。促动器板1332分别远离促动器板座1336,从而允许恒温器弹簧1324松弛。因此,恒温器阀1320打开(阀元件1318远离阀座1322)通过促动器活塞的移动被起始,并进一步被启动和控制,其中促动器活塞的移动通过控制阀1346来控制。促动器板1332远离促动器板座1336(由促动器活塞1334向下移动引起)表示为30。这种移动允许阀元件1318远离阀座1322,以及恒温器阀1320的起始和进一步的打开,通过1020a表示。
因此,根据本发明的实施方案,通过控制阀1346使恒温器阀1320打开并非取决于热膨胀材料1314的膨胀而导致的热促动活塞的突出,并且可以在恒温器1310对冷却液流体升高的温度作出反应之前起始。
恒温器阀1320的封闭(其中控制阀1346为打开的和恒温器弹簧1324是预负载的)可以通过控制阀1346的封闭来起始。在控制阀封闭时,容器1340充满通过泵1302循环的冷却液流体1304,其中冷却液流体将压力施加于促动器活塞1334上,从而迫使促动器活塞1334向上移动。促动器板1332(其通过促动器主体1331与促动器活塞连接)分别向上移动,并将压力施加于恒温器弹簧1324上,从而迫使其收缩。收缩的恒温器弹簧124将压力施加于阀元件1318上。如果冷却液流体1304的温度降低,则在冷却液流体通过散热器后,热膨胀材料皱缩和固化允许恒温器弹簧1324松弛,从而迫使恒温器主体1312向上移动,直至热促动的活塞1316完全***恒温器主体1312中,并且恒温器弹簧1324延伸至其预负载的收缩状态。如上文所述,可以通过促动器弹簧帮助促动器活塞向上移动。
根据一些实施方案,促动器活塞1334的移动通过双峰控制阀来控制,双峰控制阀被构造成允许控制阀1346的打开和/或封闭、以及促动器活塞1334的各自远离(通过2个分离的位置所定义)。控制阀的打开和/或封闭可以通过ECM来控制,其中ECM包括传感器,其被构造成感受多种发动机和车辆的参数,并确定是否需要阀打开和/或封闭。因此,可以根据ECM感受的发动机状态来控制促动器活塞的移动以及恒温器阀的各自打开和/或封闭。例如在恒温器操作之前可以通过控制阀起始热膨胀材料对恒温器阀的改变以及打开和/或封闭作出反应之前,可以通过ECM感受发动机温度的变化。
根据其他的实施方案,促动器活塞1334的移动是通过类似的控制阀控制的,该类似的控制阀被构造成允许控制阀146逐渐和/或成比例地打开和/或封闭,由此允许测量体积的冷却液流体由容器流入流体导管中。控制阀的打开和/或封闭可以通过ECM控制,其中ECM包括传感器,该传感器被构造成感受多种发动机和车辆的参数,以及确定冷却液流体通过散热器的合适的流速。因此,可以根据ECM感受的发动机状态来控制促动器活塞的移动以及恒温器阀的各自打开和/或封闭,和/或恒温器阀元件的远离范围。例如热膨胀材料对可以在恒温器操作之前起始的恒温器阀的改变以及打开和/或封闭作出反应,和/或控制阀可以比恒温器更有效地控制恒温器阀元件的远离之前,可以通过ECM感受发动机温度的改变。
根据其他的实施方案,ECM被构造成不仅对所检测的发动机温度的改变作出反应、而且在感受需要增加发动机功率时来启动控制阀。较高的发动机功率可以通过马达流体的快速冷却来获得。因此,ECM引起控制阀1346打开,从而可以使各个恒温器阀1320的打开允许冷却液流体流动通过散热器1306。如之前所述,发动机负载(例如加速或其他产生需要更高功率并因此更快冷却(通过ECM确定)的环境)时存在的特定状况的结果是可以发生上述情况。
恒温器1310的温度启动范围可以设定为任何所需的范围。根据一些实施方案,恒温器的温度启动范围设定为典型的范围:大约90℃至大约95℃。在这些实施方案中,恒温器阀的打开和/或封闭是通过恒温器启动的。如果恒温器不能操作,在这种情况下,恒温器阀的打开可以通过促动器来启动。促动器进一步适用于控制阀元件的远离。根据其他的实施方案,对于量产车辆而言,恒温器的温度启动范围设定为高于正常范围,例如大约100℃至105℃。在这些实施方案中,促动器适用于根据预定的启动温度,在恒温器操作之前,对ECM的指示作出反应来打开和/或封闭恒温器阀。促动器进一步适用于控制阀元件的远离。最优选的是,温度启动范围产生稳定状态的温度,其比传统的***明显更热。这促进了更完全的燃烧、更少的排放以及显著节省的更高的燃料经济。
然而,较高的设定点温度可以导致发动机功率降低。发动机功率与燃料经济之间的折中方案通常得到较低稳定状态的操作温度,而这种较低稳定状态的操作温度需要以其他方式减少排放。本发明的仪器(包括通过水力促动器帮助的恒温器)被构造成允许发动机在较高的运行温度下操作以达到减少排放的目的,并且进一步被构造成允许根据需要来快速降低发动机的温度,从而提供更高的发动机功率。可以以允许通过冷却液流体流动通过散热器来冷却发动机温度的方式来控制恒温器阀1320的打开,其中冷却液流体流动通过散热器不仅通过发动机温度的升高引起,而且通过ECM感受的多个发动机参数引起。仪器1300(包括水力促动器1330帮助的恒温器1310)进一步被构造成提供比传统恒温器更有效和/或更快速的发动机的冷却。仪器中冷却液流体的温度可以比传统恒温器设定的正常操作温度更低。在其中需要更高功率的环境下,可以需要将温度降低至功率传递温度。例如用于传递功率的优选的范围为50℃至100℃,或者还可以使用70℃至90℃的狭窄范围。发动机温度的这种降低可以通过引起控制阀打开的ECM来完成,从而允许阀元件的几乎瞬时且明显的远离。在这种情况下,可以打开恒温器阀,从而允许温度的急剧降低及传递爆发的功率。
如上文所述,可以根据ECM感受的发动机的需要来设定恒温器阀元件沿着远离范围的位置,从而允许足够的冷却液流体流动,由此允许发动机的温度根据需要降低。此外,温度降低优选为快速发生,从而几乎在远离的瞬时使得发动机快速冷却。最优选的是,对于传统的中型汽车而言,阀元件的远离范围相当于冷却液流体的流速为大约零(0)(具有封闭的阀)至大约8至12立方米(在完全延伸下)冷却液流体/小时。根据其他的实施方案,阀元件的远离范围相当于冷却液流体流速为大约0至大约6立方米。根据其他的实施方案,阀元件的远离范围相当于冷却液流体流速为大约0至大约18立方米。如本领域那些技术人员所理解的那样,其他车型和其他发动机尺寸可以需要更高或更低的冷却液流体流速。因此,尽管恒温器110控制流体以基本上双模方式流动至散热器,在活化温度实现时,当温度低于待开放至设定延伸范围的活化温度时关闭,水力促动器130可以用于沿着取代的范围定位阀门元件,以允许一定范围的冷却液流体根据引擎要求或负载来对于各种冷却速度和程度的流动速度。
本发明的另一个方面是水力促动器并非依赖于冷却液流体的温度,并且仅由ECM启动。因此,与发动机盖区间之下的高温或其他外部热影响有关的问题被消除。在恒温器失效的事件中,ECM被构造成打开控制阀并使阀元件远离阀座,从而通过冷却液流体流动的调节而取得所需的发动机温度,而与负荷情况或者甚至在稳定状态的状况无关。因此,ECM作为被动恒温器的故障保险***。另一方面,在ECM由于一些原因而失效的事件中,恒温器仍可以可靠地控制恒温器阀的打开和封闭,如下文所述。根据一些实施方案,本发明提供了液压***和热启动被动***,它们彼此是冗余的。根据其他的实施方案,本发明提供了液压***和热启动主动***。这两种操作模式提供了整体性能可靠性的更大的量度。就此而言,本发明提供了故障保险设计。
尽管上文已经讨论了多个示例性的方面和实施方案,本领域的那些技术人员将意识到某些修改、排序、加入和它们的子组合。因此,下文的附加权利要求和下文引入的权利要求将解释成包括所有此类的修改、排序、加入和子组合,它们都在真正的精神和范围内。
在本申请的说明书和权利要求书中,词语“包含”、“包括”和“具有”以及它们的其他形式并非限定了这些词语相关的列表中的成员。
Claims (41)
1.一种用于控制发动机温度的水促动的恒温器***,该***包括:
热反应阀***,其被构造成在冷却液流体的温度升高时,引起温度反应阀打开;以及在所述的冷却液流体的温度降低时,引起所述的温度反应阀封闭;以及
可通过控制器控制的水力促动器***,其中所述的水力促动器与热反应阀***有关,并且其被构造成对所述的ECM的指示作出反应而引起所述的温度反应阀的打开和/或封闭,所述的温度反应阀的打开和/或封闭是通过控制流体流入和/或流出所述的水力促动器来实施的。
2.根据权利要求1所述的***,其中所述的热反应阀***包括:
所述的温度反应阀,其用于调节所述的冷却液流体流入热交换器;
热促动的活塞,其被构造成对所述的冷却液流体温度的升高作出反应而允许所述的温度反应阀打开;以及
弹簧,其被构造成对所述的冷却液流体温度的降低作出反应而迫使所述的温度反应阀封闭,
其中所述的水力促动器***被构造成通过延伸所述的弹簧而使得所述的温度反应阀打开,以及通过收缩所述的弹簧而使所述的温度反应阀封闭。
3.根据权利要求1所述的仪器,其中所述的水力促动器***进一步被构造成在所述的冷却液流体温度升高时,通过对所述的控制器的指示作出反应而使所述的弹簧收缩,来防止所述的温度反应阀的打开。
4.根据权利要求1所述的***,其中所述的水力促动器***进一步被构造成在与所述的冷却液流体的温度无关的条件下使所述的热反应阀打开和/或封闭。
5.根据权利要求1所述的***,其中所述的水力促动器***进一步被构造成对所述的控制器的指示作出反应来控制所述的温度反应阀的移动范围。
6.根据权利要求5所述的***,其中所述的水力促动器***被构造成在与所述的冷却液流体的温度无关的条件下来控制所述的温度反应阀的移动范围。
7.根据权利要求1所述的***,其中所述的水力促动器***被构造成使所述的温度反应阀移位至移动范围内的特定位置,其中所述的特定位置是通过所述的控制器确定的。
8.根据权利要求1所述的***,其中所述的水力促动器***包括:
促动器板,其与所述的弹簧直接或间接接触;
容器,包含所述的流体;以及
至少一个促动器,其与所述的容器中的所述的流体直接或间接接触,并且与所述的促动器板直接或间接接触。
9.根据权利要求8所述的***,其中所述的促动器是通过至少一个控制阀、马达、减压器或它们的组合来控制的。
10.根据权利要求9所述的***,其中所述的控制阀、所述的马达和所述的减压器是通过所述的控制器来控制的。
11.根据权利要求10所述的***,其中所述的容器与所述的控制阀、所述的马达、所述的减压器或它们的组合形成流体流动连接。
12.根据权利要求10所述的***,其中所述的促动器被构造成对由所述的控制器的指示作出反应而使所述的促动器板移位。
13.根据权利要求12所述的***,其中所述的控制器的指示包括用于打开/封闭至少一个控制阀的指示,用于启动马达的指示,或它们的组合。
14.根据权利要求13所述的***,其中所述的控制器的指示被构造成允许所述的流体流入和/或流出容器。
15.根据权利要求14所述的***,其中所述的流体的流动被构造成改变所述的促动器的位置。
16.根据权利要求15所述的***,其中所述的改变促动器的位置允许所述的促动器板移位。
17.根据权利要求16所述的***,其中所述的促动器板的移位被构造成引起所述的恒温器弹簧延伸、收缩或这二者。
18.根据权利要求8所述的***,其中所述的促动器包括活塞、隔板或它们的组合。
19.根据权利要求18所述的***,其中所述的隔板具有中空的圆形。
20.根据权利要求19所述的***,其中所述的流体的流动被构造成改变所述的隔板的位置,并由此使所述的隔板向下或向上移动,从而使所述的隔板分别呈现凹形和凸形。
21.根据权利要求9所述的***,其中所述的至少一个控制阀是双峰的,从而允许所述的温度反应阀打开和封闭。
22.根据权利要求9所述的***,其中所述的至少一个控制阀为类似的阀,从而允许所述的温度反应阀打开和封闭,并进一步控制所述的温度反应器的移动范围。
23.根据权利要求22所述的***,其中所述的至少一个控制阀被构造成使所述的促动器板和所述的温度反应阀移位至移动范围内的特定位置。
24.根据权利要求23所述的***,其中所述的特定的位置通过所述的控制确定。
25.根据权利要求8所述的***,其中所述的水力促动器***包括2个促动器,并且进一步包括平衡元件,其中所述的平衡元件与各个所述的促动器直接或间接接触,并且被构造成帮助所述的促动器板移位。
26.根据权利要求25所述的***,其中所述的水力促动器进一步包括2个控制阀,并且其中所述的第一控制阀的打开被构造成能够移位所述的促动器板,从而使所述的弹簧延伸,并且所述的第二控制阀的打开被构造成能够移位所述的促动器板,从而使所述的弹簧收缩。
27.根据权利要求9所述的***,其中所述的马达包括步进马达或电动机。
28.根据权利要求27所述的***,其中所述的马达包括与所述的容器形成流体流动连接的马达活塞。
29.根据权利要求28所述的***,其中所述的马达的启动促进所述的马达活塞的线性行进。
30.根据权利要求29所述的***,其中所述的马达活塞的线性行进范围与所述的促动器板和/或所示的温度反应阀的移动范围有关。
31.根据权利要求30所述的***,其中所述的马达被构造成使所述的促动器板和/或所示的温度反应阀移位至移动范围内的特定位置。
32.根据权利要求31所述的***,其中所述的特定位置通过所述的控制器确定。
33.根据权利要求1所述的***,其中所述的流体包括水、冷却液流体或油。
34.根据权利要求33所述的***,其中所述的流体包括通过所述的冷却液流体泵循环的冷却液流体。
35.根据权利要求1所述的***,其中所述的流体包括通过外部泵循环的液体。
36.根据权利要求1所述的***,其中所述的水促动的恒温器***被构造成即使所述的温度反应阀功能失效仍能打开所述的温度反应阀。
37.根据权利要求1所述的***,其中所述的水促动的恒温器***被构造成即使所述的水力促动器***功能失效仍能打开所述的温度反应阀。
38.一种通过水促动的恒温器***来控制发动机温度的方法,该方法包括:
提供热反应阀***和通过控制器控制的水力促动器***;以及
通过所述的控制器来控制流体流入至少一个容器,其中所述的流体的流动被构造成将压力施加于至少一个促动器上,所述的促动器被构造成使促动器板移位,从而在与冷却液流体温度无关的条件下使所述的温度反应阀打开和/或封闭。
39.根据权利要求38所述的方法,其包括通过使控制所述的弹簧的位置和移动范围的所述的促动器板移位来延伸或收缩所述的热反应阀***的弹簧。
40.根据权利要求38所述的方法,其包括通过所述的热反应阀***来调节冷却液流体流入热交换器。
41.根据权利要求38所述的方法,其包括对所述的冷却液流体温度的升高作出反应来打开热促动的活塞,以及通过所述的弹簧对所述的冷却液流体温度的降低作出反应来封闭所述的热促动的活塞。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112459892A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-03-09 | 博鼎汽车科技(山东)有限公司 | 一种电子节温器的控制*** |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016151590A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Fishman Thermo Technologies Ltd. | Thermostat assembly with pressure compensation |
US20190271994A1 (en) * | 2016-11-13 | 2019-09-05 | M.A.P. Motorad Automotive Parts Ltd | Movable support frame thermostat |
WO2018087747A1 (en) * | 2016-11-13 | 2018-05-17 | M.A.P. Motorad Automotive Parts Ltd | Thermostat assembly with pressure compensation |
US10302208B2 (en) * | 2016-12-05 | 2019-05-28 | Rostra Vernatherm, Llc | Control valve with external relief bias member |
US10247085B2 (en) | 2016-12-13 | 2019-04-02 | Caterpillar Inc. | Hybrid thermostat and method for operating same |
US10824177B2 (en) * | 2018-11-19 | 2020-11-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Thermal wax bypass valve utilizing rigid seal carrier |
KR20210134958A (ko) * | 2019-04-25 | 2021-11-11 | 가부시키가이샤 후지킨 | 압전 소자의 열화 검지 회로를 구비한 구동 장치 및 열화 검지 방법 |
US10989100B1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-04-27 | Thomas Kubsch | Engine cooling system and thermostat thermal actuator with a degassing two-stage piston |
CN114837794B (zh) * | 2022-05-20 | 2022-12-30 | 湖北汉瑞景汽车智能***有限公司 | 气动自动调温节温器及其调节方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4550693A (en) * | 1983-09-09 | 1985-11-05 | Behr-Thomson Dehnstoffregler Gmbh | Temperature control arrangement for combustion engine |
DE3435833A1 (de) * | 1984-09-28 | 1986-04-10 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Steuervorrichtung fuer den fluessigkeits-kuehlkreis von brennkraftmaschinen |
US20020096130A1 (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-25 | Joseph Fishman | Electronically controlled thermostat |
US6742716B1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-06-01 | Standard-Thomson Corporation | Thermostat |
US20040238652A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-02 | Nippon Thermostat Co., Ltd | Thermostat device and temperature control method and system for engine coolant |
US20090173295A1 (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-09 | Joseph Fishman | Electromechanical Failsafe Thermostat |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS569636A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | Temperature controller for internal combustion engine |
US4410133A (en) * | 1981-02-16 | 1983-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Two way fluid switchover valve with crossover protection |
DE3226508C2 (de) * | 1982-07-15 | 1985-12-12 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Kühlkreis für Brennkraftmaschinen |
US4666081A (en) * | 1986-04-28 | 1987-05-19 | Canadian Fram Limited | Programmable thermostat and system therefor |
JPH0768897B2 (ja) * | 1988-04-04 | 1995-07-26 | マツダ株式会社 | エンジンの冷却装置 |
DE3817952A1 (de) * | 1988-05-27 | 1989-11-30 | Wahler Gmbh & Co Gustav | Kuehlwasserregler fuer brennkraftmaschinen |
CA2209792C (en) * | 1995-02-17 | 2007-06-12 | Thomas J. Hollis | System for maintaining engine oil at an optimum temperature |
US5657722A (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-19 | Thomas J. Hollis | System for maintaining engine oil at a desired temperature |
US5778693A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Itt Automotive Electrical Systems, Inc. | Automotive hydraulic engine cooling system with thermostatic control by hydraulic actuation |
FR2801958B1 (fr) * | 1999-12-07 | 2002-03-01 | Vernet Sa | Dispositif thermostatique motorise a element thermostatique de securite |
JP3978395B2 (ja) * | 2002-01-23 | 2007-09-19 | 愛三工業株式会社 | 流量制御弁 |
KR20030067942A (ko) * | 2002-02-09 | 2003-08-19 | 현대자동차주식회사 | 가변제어방식의 전자식 서모스탯 |
JP3928936B2 (ja) * | 2002-05-10 | 2007-06-13 | 日本サーモスタット株式会社 | サーモスタット装置 |
GB2396198B (en) * | 2002-05-22 | 2005-06-22 | Alex Colas | Linear proportional valve |
JP3932277B2 (ja) * | 2002-10-18 | 2007-06-20 | 日本サーモスタット株式会社 | 電子制御サーモスタットの制御方法 |
US6863221B2 (en) * | 2002-12-10 | 2005-03-08 | Tesma International Inc. | Linear proportional valve |
US6764020B1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-07-20 | Standard-Thomson Corporation | Thermostat apparatus for use with temperature control system |
DE102010001321B4 (de) * | 2010-01-28 | 2013-09-26 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Kühlmittelkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs |
DE102011077901A1 (de) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Behr Thermot-Tronik Gmbh | Thermostatventil |
-
2014
- 2014-01-30 JP JP2015554308A patent/JP2016505770A/ja not_active Ceased
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- 2014-01-30 KR KR1020157023412A patent/KR20150136590A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4550693A (en) * | 1983-09-09 | 1985-11-05 | Behr-Thomson Dehnstoffregler Gmbh | Temperature control arrangement for combustion engine |
DE3435833A1 (de) * | 1984-09-28 | 1986-04-10 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Steuervorrichtung fuer den fluessigkeits-kuehlkreis von brennkraftmaschinen |
US20020096130A1 (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-25 | Joseph Fishman | Electronically controlled thermostat |
US6742716B1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-06-01 | Standard-Thomson Corporation | Thermostat |
US20040238652A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-02 | Nippon Thermostat Co., Ltd | Thermostat device and temperature control method and system for engine coolant |
US20090173295A1 (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-09 | Joseph Fishman | Electromechanical Failsafe Thermostat |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112459892A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-03-09 | 博鼎汽车科技(山东)有限公司 | 一种电子节温器的控制*** |
CN112459892B (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-07 | 博鼎汽车科技(山东)有限公司 | 一种电子节温器的控制*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014118780A1 (en) | 2014-08-07 |
US20150369113A1 (en) | 2015-12-24 |
EP2951414A4 (en) | 2016-10-19 |
EP2951414A1 (en) | 2015-12-09 |
JP2016505770A (ja) | 2016-02-25 |
KR20150136590A (ko) | 2015-12-07 |
EP2951414B1 (en) | 2018-03-07 |
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---|---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20190301 |