CN106481433A - 具有冷却剂控制阀的发动机*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机***包括缸体和缸盖。冷却剂控制阀单元与缸盖接合以接收从缸体排出的冷却剂和从缸盖排出的冷却剂。冷却剂控制阀单元控制提供给加热器、散热器和油冷器的冷却剂并且控制从缸体排出的冷却剂。冷却剂控制阀单元接收来自缸盖的冷却剂、提供冷却剂给油冷器并且控制分配给加热器的冷却剂和从缸体排出的冷却剂。

Description

具有冷却剂控制阀的发动机***
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年8月25日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2015-0119559的优先权，其全部内容援引加入本文。
技术领域
本发明涉及一种具有冷却剂控制阀单元的发动机***，其通过控制分配给散热器、加热器、油冷器等的冷却剂而改善冷却效率并且降低燃料消耗。
背景技术
发动机通过燃烧燃料产生旋转力，并且来自燃料燃烧的剩余能量作为热能排出。具体地，冷却剂在循环通过发动机、加热器、散热器时吸收热能，并且把吸收的热能排向外部。
当发动机的冷却剂温度低时，油粘度增大。因此，摩擦力增大，燃料消耗增加，排气温度慢慢升高，从而，催化剂的活化时间延长，并且因此，排气品质可能劣化。此外，加热器的工作标准化时间延长，从而，乘客或驾驶员可能感觉冷。
当发动机的冷却剂温度过分高时，出现爆震，并且需要调整点火正时以抑制爆震的出现，由此引起运转恶化。另外，当润滑剂的温度过分高时，润滑性能可能劣化。
因此，应用控制若干个冷却元件的一个集成流量控制阀，维持发动机的特定部分处的冷却剂温度较高，而其它部分处的冷却剂温度较低。
已经应用用于阻止冷却剂流过缸体的缸体冷却剂流入阻止技术，并且已经进行了对精确控制供应到油冷器的冷却剂的研究。
背景技术部分公开的上述信息只是为了增进对本发明的背景的了解，并且因此，它可能包含不构成本国本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种具有冷却剂控制阀单元的发动机***，其通过阻止冷却剂流过缸体并且精确控制提供给油冷器的冷却剂，从而具有能够改善通用冷却剂的冷却效率并且精确地调整油温度的优势。
根据本发明中的一个示例性实施例，发动机***包括缸体和缸盖。冷却剂控制阀单元与缸盖接合以接收从缸体排出的冷却剂和从缸盖排出的冷却剂。冷却剂控制阀单元控制提供给加热器、散热器和油冷器的冷却剂和从缸体排出的冷却剂。冷却剂控制阀单元接收来自缸盖的冷却剂、提供冷却剂给油冷器并且控制分配给加热器的冷却剂和从缸体排出的冷却剂。
该冷却剂控制阀单元可以包括：阀壳，其包括形成在其中的冷却剂腔并且具有：缸盖冷却剂流入通道，其形成为接收来自缸盖的冷却剂；缸体冷却剂流入通道，其在与缸盖冷却剂流入通道分离的预定距离处形成以接收来自缸体的冷却剂；油冷器供应通道，其形成在缸体冷却剂流入通道的相对侧以面向缸体冷却剂流入通道从而提供冷却剂给油冷器；以及加热器供应通道和散热器供应通道，它们以预定距离分开地形成在缸盖冷却剂通道的相对侧，以分别提供冷却剂给加热器和散热器。缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀和散热器冷却剂阀布置成分别打开或关闭缸体冷却剂流入通道、加热器供应通道和散热器供应通道。油冷器可以接收从冷却剂腔提供的冷却剂。通过缸盖冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂通过油冷器供应通道提供给油冷器。当缸体冷却剂阀打开时，通过缸体冷却剂流入通道提供的冷却剂可以被提供给油冷器。
该发动机***可以还包括弹性构件，其构造成弹性地支撑缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀或散热器冷却剂阀以关闭这些阀。
该发动机***可以还包括驱动器，其构造成根据运转条件和冷却剂温度控制缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀或散热器冷却剂阀的开率。
缸体冷却剂流入通道和油冷器供应通道可以布置成面向彼此，并且流过缸盖冷却剂流入通道的冷却剂被传送给油冷器供应通道。
通过缸体冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂的一部分可以被传送给油冷器，且其余的冷却剂可以通过在与从缸体冷却剂流入通道到油冷器供应通道的方向相反的方向上流动而传送给加热器供应通道和散热器供应通道。
低压排气再循环(EGR)冷却器可以串列地布置在提供给加热器的冷却剂的管道中以冷却低压排气。
高温EGR阀可以并列布置在提供给油冷器的冷却剂的管道中以冷却高压排气。
该发动机***可以还包括：油管道，其从缸体的第一侧向油冷器提供油并且从油冷器循环油至缸体的第二侧；和阀，其布置成控制油管道的一侧的油。
该驱动器可以包括：旋转构件，其构造成包括形成在其表面上的凸轮以根据其旋转位置推动缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀或散热器冷却剂阀；和电动机，其布置成转动该旋转构件。
流过缸体冷却剂流入通道的冷却剂的量可大于通过油冷器供应通道排出的冷却剂的量。
根据本发明的另一示例性实施例，一种冷却剂控制阀单元包括：阀壳，其包括形成在其中的冷却剂腔并且具有：第一冷却剂流入通道，其形成为接收冷却剂；第二冷却剂流入通道，其在与第一冷却剂流入通道分离的预定距离处形成以接收冷却剂；第一供应通道和第二供应通道，它们以预定距离分开地形成在第一冷却剂通道分离的相对侧，以分别提供冷却剂给第一冷却器和第二冷却器；以及，第三冷却剂供应通道，其形成在第二冷却剂流入通道的相对侧以面向第二冷却剂流入通道从而提供冷却剂；以及，第一冷却剂阀、第二冷却剂阀和第三冷却剂阀，它们布置成分别打开或关闭第一冷却剂流入通道、第二供应通道和第三供应通道。当第三冷却剂阀关闭时，通过第一冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂通过第三冷却剂供应通道提供。当第三冷却剂阀打开时，第三冷却剂供应通道接收从第二冷却剂流入通道提供的冷却剂。
该冷却剂控制阀单元可以还包括弹性构件，其构造成弹性地支撑第一、第二和第三阀。
根据本发明的该示例性实施例，能够阻止冷却剂流过缸体并循环冷却剂到油冷器，并且能够改善冷却剂低温条件下的暖机性能并通过使流过缸体冷却剂循环到油冷器来改善冷却剂高温条件下的油冷器的功能。
附图说明
图1是示出具有常规冷却剂控制阀单元的发动机***中的冷却剂流的示意图。
图2是部分地示出冷却剂常规控制阀单元的示意剖视图，。
图3是示出具有根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元的发动机***中的一般冷却剂流的示意图。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元的示意剖视图。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀和散热器冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
图7是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀、散热器冷却剂阀和缸体冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
图8是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的散热器冷却剂阀和缸体冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的一个示例性实施例。
图1是示出具有常规冷却剂控制阀单元的发动机***中的一般冷却剂流的示意图。
参照图1，发动机***包括缸盖100、缸体105、冷却剂泵140、高压排气再循环(EGR)阀125、旁通阀150、节温器(thermostat)155、油冷器130、散热器135、冷却剂控制阀单元110、温度传感器145、低压EGR冷却器115和加热器120。
缸盖100布置在缸体105上。布置有活塞的燃烧室形成在缸体105中，与燃烧室连通的排气口和进气口形成在缸盖100中。
冷却剂控制阀单元110分配从缸盖100和缸体105传送来的冷却剂给低压EGR冷却器115、加热器120和散热器135。
冷却剂在缸体105的一侧分流，并且被分配给高压EGR阀125和油冷器130。节温器155控制分配给油冷器130的冷却剂。另外，油从缸体105循环到油冷器130，旁通阀150控制油的流动。
参照图1，难以精确地控制提供给油冷器130的冷却剂，并且也难以阻止缸体105的冷却剂，油冷器130的效率可能劣化。
图2是部分地示出常规冷却剂控制阀单元的示意剖视图。
参照图2，冷却剂控制阀单元110包括旋转构件270、加热器冷却剂阀205、散热器冷却剂阀210、缸体冷却剂阀215、阀壳200、缸体冷却剂流入通道235、温度传感器145、冷却剂腔280、缸盖冷却剂流入通道230、弹性构件290、加热器供应通道240和散热器供应通道245。
缸盖冷却剂流入通道230形成在阀壳200的第一下侧以接收来自缸盖100的冷却剂，缸体冷却剂流入通道235形成在阀壳200的第二下侧以接收来自缸体105的冷却剂。缸体冷却剂阀215布置在缸体冷却剂流入通道235中以控制冷却剂的流入。
加热器供应通道240和散热器供应通道245分别形成在左侧和右侧以面向缸盖冷却剂流入通道230，加热器冷却剂阀205布置在加热器供应通道240中，散热器冷却剂阀210布置在散热器供应通道245中。
弹性构件290弹性支撑加热器冷却剂阀205、散热器冷却剂阀210和缸体冷却剂阀215以关闭这些阀205、210和215，旋转构件270布置成提升这些阀205、210和215。
旋转构件270可以通过电动机操作。另外，温度传感器145布置成感测填充在冷却剂腔280中的冷却剂的温度。
流过缸盖冷却剂流入通道230和缸体冷却剂流入通道235的冷却剂填充在冷却剂腔280中，并且根据阀的位置被分配给加热器120和散热器135。提供给加热器120的冷却剂还循环到低压EGR冷却器115。
图3是示出具有根据本发明示例性实施例的冷却剂控制阀单元的发动机***中的一般冷却剂流的示意图。
参照图3，发动机***包括缸盖100、缸体105、温度传感器145、冷却剂控制阀单元110、低压EGR冷却器115、加热器120、散热器135、油冷器130、高压EGR阀125、冷却机泵140和旁通阀150。
组成元件的构造和功能指公知技术，并将选择性地描述与本发明相关的部分。
冷却剂泵140泵送的冷却剂通过缸体105的一侧分配给缸体105和缸盖100，并且，分配给缸体105的冷却剂和分配给缸盖100的冷却剂被传送到冷却剂控制阀单元110。
冷却剂控制阀单元110分配冷却剂到低压EGR冷却器115、油冷器130和散热器135，并且控制冷却剂。该冷却剂被提供给高压EGR阀125以及油冷器130，并且提供给低压EGR冷却器115的冷却剂被再次提供给加热器120。
油循环通道形成在缸体105与油冷器130之间，并且，旁通阀150布置在供应通道中，通过这个供应通道，油从缸体105提供到油冷器130。
在本发明中，冷却剂始终在缸盖100、冷却剂控制阀单元110和油冷器130中循环，并且，可以阻止分配给缸体105的冷却剂的流动。
当分配给缸体105的冷却剂被提供给冷却剂控制阀单元110时，分配给缸体105的冷却剂的一部分被设计成提供给油冷器130。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元的示意剖视图。
参照图4，冷却剂控制阀单元110包括旋转构件270、加热器冷却剂阀205、散热器冷却剂阀210、缸体冷却剂阀215、阀壳200、缸体冷却剂流入通道235、温度传感器145、冷却剂腔280、缸盖冷却剂流入通道230、弹性构件290、加热器供应通道240、散热器供应通道245和油冷器供应通道400。
缸盖冷却剂流入通道230形成在阀壳200的第一下侧，通过该通道，从缸盖100提供冷却剂，缸体冷却剂流入通道235形成在阀壳200的第二下侧，通过该通道，从缸体105提供冷却剂。缸体冷却剂阀215布置在缸体冷却剂流入通道235中以控制冷却剂的流入。
加热器供应通道240和散热器供应通道245分别形成在左侧和右侧以面向缸盖冷却剂流入通道230，加热器冷却剂阀205布置在加热器供应通道240中，散热器冷却剂阀210布置在散热器供应通道245中。
油冷器供应通道400形成在一侧以面向缸体冷却剂流入通道235，并且油冷器供应通道400始终打开而没有布置开闭阀。另外，缸盖冷却剂流入通道230始终打开而没有布置开闭阀。
弹性构件290弹性支撑加热器冷却剂阀205、散热器冷却剂阀210和缸体冷却剂阀215以关闭这些阀205、210和215，旋转构件270提升这些阀205、210和215。
旋转构件270可以通过电动机操作。另外，温度传感器145布置成感测填充在冷却剂腔280中的冷却剂的温度。
流过缸盖冷却剂流入通道230和缸体冷却剂流入通道235的冷却剂填充在冷却剂腔280中，并且根据阀的位置被分配给加热器120和散热器135。提供给加热器120的冷却剂还循环到低压EGR冷却器115，冷却剂始终被提供给油冷器130。
在本发明中，在缸体冷却剂流入通道235、加热器供应通道240和散热器供应通道245关闭的状态下，流过缸盖冷却剂流入通道230的冷却剂循环到油冷器130。
因此，在冷却剂低温时，缸体105可以迅速地升温，并且油可以被油冷器130迅速地加热。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
参照图5，旋转构件270在图4的条件下旋转，使得凸轮500向下移动以推动加热器冷却剂阀205，由此打开加热器供应通道240。
因此，通过缸盖冷却剂流入通道230提供给冷却剂腔280的冷却剂被分配给加热器供应通道240和油冷器供应通道400。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀和散热器冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
参照图6，旋转构件270在图4的条件下旋转，使得凸轮500向下移动以推动加热器冷却剂阀205和散热器冷却剂阀210，由此分别打开加热器供应通道240和散热器供应通道245。
因此，通过缸盖冷却剂流入通道230提供给冷却剂腔280的冷却剂被分配给加热器供应通道240、散热器供应通道245和油冷器供应通道400。
图7是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的加热器冷却剂阀、散热器冷却剂阀和缸体冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
参照图7，旋转构件270在图4的条件下旋转，使得凸轮500向下移动以推动加热器冷却剂阀205、散热器冷却剂阀210和缸体冷却剂阀215，由此分别打开加热器供应通道240、散热器供应通道245和缸体冷却剂流入通道235。
因此，冷却剂通过缸盖冷却剂流入通道230和缸体冷却剂流入通道235提供给冷却剂腔280，并且被分配给加热器供应通道240、散热器供应通道245和油冷器供应通道400。
此处，流过缸体冷却剂流入通道235的冷却剂的一部分被传送到油冷器供应通道400，冷却剂的另一部分被分配给加热器供应通道240或散热器供应通道245。因此，流过缸体冷却剂流入通道235的冷却剂的量大于通过油冷器供应通道400提供给油冷器130的冷却剂的量。
因此，可期待的效果是，流过缸体105的冷却剂循环到油冷器130，由此改善油冷器130的冷却性能。
图8是示出根据本发明的示例性实施例的冷却剂控制阀单元中的散热器冷却剂阀和缸体冷却剂阀打开的状态的示意剖视图。
参照图8，旋转构件270在图4的条件下旋转，使得凸轮500向下移动以推动散热器冷却剂阀210和缸体冷却剂阀215，由此分别打开散热器供应通道245和缸体冷却剂流入通道235。
因此，冷却剂通过缸盖冷却剂流入通道230和缸体冷却剂流入通道235提供给冷却剂腔280，并且被分配给散热器供应通道245和油冷器供应通道400。
此处，流过缸体冷却剂流入通道235的冷却剂的一部分被传送到油冷器供应通道400，冷却剂的另一部分被分配给散热器供应通道245。
因此，流过缸体冷却剂流入通道235的冷却剂的量大于通过油冷器供应通道400提供给油冷器130的冷却剂的量。
因此，可期待的效果是，流过缸体105的冷却剂循环到油冷器130，由此改善油冷器130的冷却性能。
虽然已经结合目前认为是实用的示例性实施例的内容描述了本发明，但是，要理解的是，本发明不仅仅限于所公开的实施例。相反地，意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等同布置。

Claims (17)

1.一种发动机***，包括：
缸体；
缸盖；和
冷却剂控制阀单元，其与缸盖接合以接收从缸体排出的冷却剂和从缸盖排出的冷却剂，所述冷却剂控制阀单元控制提供给加热器、散热器和油冷器的冷却剂并控制从缸体排出的冷却剂，
其中，所述冷却剂控制阀单元接收来自缸盖的冷却剂，提供冷却剂给油冷器并且控制分配给加热器的冷却剂和从缸体排出的冷却剂。
2.如权利要求1所述的发动机***，其中，所述冷却剂控制阀单元包括：
阀壳，包括形成在其中的冷却剂腔，并具有：缸盖冷却剂流入通道，其形成为接收来自缸盖的冷却剂；缸体冷却剂流入通道，其分开地形成在距缸盖冷却剂流入通道预定距离处以接收来自缸体的冷却剂；油冷器供应通道，其形成在缸体冷却剂流入通道的相对侧以面向缸体冷却剂流入通道并提供冷却剂给油冷器；以及加热器供应通道和散热器供应通道，以预定距离分开地形成在缸盖冷却剂通道的相对侧，以分别提供冷却剂给加热器和散热器；和
缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀和散热器冷却剂阀，布置成分别打开或关闭缸体冷却剂流入通道、加热器供应通道和散热器供应通道，
其中，油冷器接收从冷却剂腔提供的冷却剂，
其中，通过缸盖冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂通过油冷器供应通道提供给油冷器，并且
其中，当缸体冷却剂阀打开时，通过缸体冷却剂流入通道提供的冷却剂被提供给油冷器。
3.如权利要求2所述的发动机***，还包括：
弹性构件，其弹性地支撑缸体冷却剂阀以关闭缸体冷却剂阀。
4.如权利要求2所述的发动机***，还包括：
驱动器，其构造成根据运转条件和冷却剂温度分别控制缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀和散热器冷却剂阀的开率。
5.如权利要求2所述的发动机***，其中，缸体冷却剂流入通道和油冷器供应通道面向彼此，并且流过缸盖冷却剂流入通道的冷却剂被传送给油冷器供应通道。
6.如权利要求5所述的发动机***，其中，通过缸体冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂的一部分被传送给油冷器，且其余的冷却剂通过在与从缸体冷却剂流入通道到油冷器供应通道的方向相反的方向上流动而传送给加热器供应通道和散热器供应通道。
7.如权利要求6所述的发动机***，其中，流过缸体冷却剂流入通道的冷却剂的量大于通过油冷器供应通道排出的冷却剂的量。
8.如权利要求6所述的发动机***，其中，当缸体冷却剂控制阀关闭时，流过缸盖冷却剂流入通道的冷却剂通过油冷器供应通道被提供给油冷器，并且，当缸体冷却剂控制阀打开时，流过缸体冷却剂流入通道的冷却剂通过油冷器供应通道被提供给油冷器。
9.如权利要求1所述的发动机***，其中，低压排气再循环(EGR)冷却器串列地布置在提供给加热器的冷却剂的管道中以冷却低压排气。
10.如权利要求1所述的发动机***，其中，高压EGR阀并列布置在提供给油冷器的冷却剂的管道中以冷却高压排气。
11.如权利要求1所述的发动机***，还包括：
油管道，其从缸体的第一侧向油冷器提供油并且从油冷器循环油至缸体的第二侧；和
阀，其布置成控制油管道的一侧的油。
12.如权利要求4所述的发动机***，其中，所述驱动器包括：
旋转构件，其包括形成在旋转构件的表面上的凸轮以根据其旋转位置推动缸体冷却剂阀、加热器冷却剂阀或散热器冷却剂阀；和
电动机，其布置成转动该旋转构件。
13.如权利要求12所述的发动机***，还包括温度传感器，其构造成感测冷却剂腔的内部温度。
14.如权利要求2所述的发动机***，还包括：
弹性构件，其弹性地支撑加热器冷却剂阀以关闭加热器冷却剂阀。
15.如权利要求2所述的发动机***，还包括：
弹性构件，其弹性地支撑散热器冷却剂阀以关闭散热器冷却剂阀。
16.一种冷却剂控制阀单元，包括：
阀壳，包括形成在其中的冷却剂腔，并且包括：第一冷却剂流入通道，其形成为接收冷却剂；第二冷却剂流入通道，其分开地形成在距第一冷却剂流入通道预定距离处以接收冷却剂；第一供应通道和第二供应通道，其以预定距离分开地形成在第一冷却剂通道的相对侧，以分别提供冷却剂给第一冷却器和第二冷却器；以及，第三冷却剂供应通道，其形成在第二冷却剂流入通道的相对侧以面向第二冷却剂流入通道从而提供冷却剂；和
第一冷却剂阀、第二冷却剂阀和第三冷却剂阀，布置成分别打开或关闭第一冷却剂流入通道、第二供应通道和第三供应通道，
其中，当第三冷却剂阀关闭时，通过第一冷却剂流入通道流向冷却剂腔的冷却剂通过第三冷却剂供应通道提供，并且
其中，当第三冷却剂阀打开时，第三冷却剂供应通道接收从第二冷却剂流入通道提供的冷却剂。
17.如权利要求14所述的冷却剂控制阀单元，还包括：
弹性构件，其构造成弹性地支撑第一阀、第二阀和第三阀。
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