冷却系统的制作方法

专利名称：冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于诸如卡车、轿车或客车的车辆以及静止的发电机 单元的发动机冷却系统，尤其涉及设有对环境大气关闭的膨胀罐的冷 却系统。
背景技术：
此类型的发动机冷却系统经常包括膨胀罐。膨胀罐具有许多功能， 其中包括应对由升高的冷却剂温度导致的冷却剂膨胀，以及在系统 内建立压力以对冷却剂泵抽吸侧进行加压来避免泵的空蚀。对于具有
包含50至70升的冷却剂系统的卡车或静止发动机设备，从冷启动到 正常工作温度，冷却剂可以膨胀大约2升。
当在目前的车辆内使用膨胀罐时，普遍的解决方案是使用可控阀， 该可控阀可以设定为在预定的相对高的压力下打开。阀将膨胀罐内部 的膨胀体积与环境空气连通。这意味着当冷却剂被加热并膨胀时，膨 胀罐内的空气被压縮，直至压力达到阀的较高设定值。阀打开并将空 气释放到环境大气，直至压力下降到希望的压力。此空气被冷却剂饱 和，该冷却剂流失到环境空气。
在例如由于较低的发动机负荷或由于冷却风扇开始工作而引起的 冷却剂温度降低的运行情况期间，冷却剂体积减小且泵处的压力将降 低。这又将导致膨胀罐内的空气压力降低。当此压力降低到低于阀的 较低设定值时，阀打开，从而使环境空气进入到罐内。这防止冷却回 路内的压力降低到低于预定值，当低于预定值时可能在冷却剂泵内发 生气蚀。

发明内容
本发明的目的是解决与现有技术的冷却剂系统相关的上述问题中 的至少一个，尤其是提供一种能控制为当发动机启动时在冷却剂泵抽 吸侧快速建立压力以避免泵内的气蚀的冷去卩系统。
通过根据权利要求1所述的发动机冷却系统来实现此目的。本发 明也涉及一种设有根据本发明的这种发动机冷却系统的车辆。
本发明涉及一种具有冷却回路的发动机冷却系统，该冷却回路包 括用于为发动机供给冷却剂且用于使冷却剂在冷却回路内循环的冷却 剂泵，和用于冷却发动机下游的所述冷却剂的至少一个热交换器。在 冷却回路内，泵将向发动机供给冷却剂，在发动机内冷却剂被加热。 已加热的冷却剂可通过调温器，该调温器将根据冷却剂的温度将冷却 剂直接引导回所述泵或引导到热交换器。所述热交换器可以是散热器， 该散热器布置为将冷却剂的温度降低到希望的水平。膨胀罐可以在冷 却剂泵上游连接到冷却回路。冷却系统由压力调节装置加压，该压力 调节装置布置为在发动机的至少一个预定的运行模式期间对从膨胀罐 供给到冷却回路的冷却剂进行加压，且膨胀罐在所有的发动机正常运 行模式期间都对环境大气关闭。例如， 一个这种运行模式可以是发动 机的冷启动。
对供给到冷却剂泵的冷却剂进行预加压降低了由于发动机启动时 抽吸管道内的相对低的压力而造成的所述泵内的气蚀的风险。此外， 通过这种发动机冷却系统能够保持均衡的压力而无压力峰值(高压和 低压)。这是优点，因为压力峰值可能对冷却剂系统的部件造成损坏。 能够避免将环境空气引入到系统内和冷却剂流失到环境空气中，并因 此防止或阻碍冷却剂的氧化。
根据第一实施例，压力调节装置位于膨胀罐内，且可以布置为使 一定体积的冷却剂在膨胀罐内移位。当压力调节装置被加压时，膨胀罐内的冷却剂的压力增大，而加压后的冷却剂将被迫进入冷却剂回路 中的泵的抽吸管道内。该压力调节装置可以是布置在膨胀罐内的膈膜 或类似的合适装置。系统可以通过增大这种膈膜的体积来加压，增大 这种膈膜的体积通过为其供给加压空气或类似的合适流体来实现。系 统压力由诸如三向阀的合适的阀来控制，该阀能让空气进入膨胀罐内 或将其释放到环境空气中。这种阀的功能将在下文中进一步详细描述。 膨胀罐还可以包含压力促动的安全阀，如果罐内的压力增大到高于预 定的最大允许压力，则该安全阀将向环境空气打开。
膨胀罐的体积优选相对大。大的膨胀罐可以包含相对大的膈膜， 该膈膜可用于在相对大的温度和冷却剂体积范围内产生希望的冷却剂 加压。而且，相对大的膨胀罐也允许过压从冷却回路中释出而不在所 述罐内导致不希望的高压。在标准尺寸的罐内，过压峰值可能导致安 全阀打开，这又将引起空气和冷却剂到环境大气的不希望的释放。膨 胀罐的体积可在总系统体积的10%至30%的范围内选择，优选为总系
统体积的大约15%。对于最普通的发动机尺寸，根据诸如总冷却回路
体积和待传递到泵的抽吸管道的预期冷却剂压力等因素，膨胀罐的体
积可在25升至40升的范围内选择。
可以从外部压力源为压力调节装置供给加压流体。该外部压力源 可以是来自邻近发动机的或其上安装有发动机的车辆上的罐或压缩机 的压縮空气。该压縮空气源例如可由车辆内现有的制动压縮机或从增 压发动机的空气压縮机供给。其他合适的压力源可以是来自发动机上 或附近的泵的加压液压流体。这种压缩机或泵可以由发动机或类似的 合适动力源驱动。
因为加压流体包含在与冷却剂分开的体积内，所以流体和冷却剂 保持不接触的关系，以避免冷却剂的污染。冷却系统不直接连接到环 境空气意味着无冷却剂流失到环境空气中，且能够氧化冷却剂的空气 将不被引入到冷却系统内。在第 一 实施例的第 一 例子中，膨胀室可以位于冷却剂泵上游的热 交换器上。例如，如果散热器的上部分位于冷却回路的最高点，则膨 胀罐可以安装在所述散热器的上部分上或附近。在此例子中，膨胀罐 也将充当除气室，在该除气室内，可以从冷却剂中去除气泡。
在第一实施例的第二例子中，冷却系统可以包括位于冷却剂泵上 游的冷却剂系统的最高点处的单独的除气室。该除气室可以安装在布 置为对冷却剂进行冷却的热交换器或散热器上。除气室的体积可以相 对小，且主要用于对系统除气并提供用于填注冷却剂的位置。例如，
当使用体积大约为30升的膨胀罐时，除气室的体积可以在0.5升的范 围内。然而，即使当使用体积为大约40升的大膨胀罐时，除气室的体 积也应优选不超过5升。类似于第一例子，气体可以通过连接到调温 器和散热器的上部罐的管道释出到除气室。除气室的下部分连接到泵 的抽吸管道，以提供用于冷却回路的静态填注。除气室的上部分又连 接到膨胀罐的下部分。这允许过压通过从除气室进入膨胀罐内而从冷 却回路中释出。而且，也可以迫使加压流体从膨胀罐通过除气室进入 泵的抽吸管道内，以允许将供给到泵的冷却剂加压。
通过在散热器的上部分上或附近设置除气室，膨胀室可以远离散 热器放置。这允许将膨胀罐置于卡车上的任何适当位置处，例如在车 辆的车架或底盘上。使膨胀罐位于车辆的车架或底盘上也增加了膨胀 罐的组装灵活性。较小的除气室能够更容易地组装在冷却装置或散热 器的顶部上，且较大的膨胀罐能够置于任何适当位置处。此外，较大 的膨胀体积允许将相同的零件用在更广范围的设备上。
如上所述，与第一和第二例相关，压力调节装置可经由可控阀连 接到流体压力源。该阀可以是压控阀，该压控阀能够由膨胀罐内的压 力控制。该阀可以是由膨胀罐内的压力直接促动的压控阀，或者是基 于来自罐内压力传感器的信号被促动的电磁阀。冷却系统压力可以优选但非必须由压力促动的三向阀控制。在发 动机的启动期间，阀可以布置为处于打开位置，以使用压力源将膨胀 罐内的膈膜加压到预定压力。只要膨胀罐内的压力低于阀的预定压力 设定值，该阀就可以保持在第一位置。当冷却回路和膨胀罐内的压力 达到阀的设定压力时，该阀将移动到关闭位置，以保持此压力。阀的 压力设定值可以是基本固定的压力或包括上极限和下极限的范围，阀 布置为在所述极限处切换。在发动机启动后的正常运行期间，该阀由 膨胀罐内的压力控制，以保持膨胀罐和冷却回路内的预定压力。如果 高于希望的设定压力的压力峰值出现在冷却回路内，则增大的压力可 作用在阀上以将该阀移动到第二打开位置，以从膈膜释放压力。如果 冷却回路经受相对于该阀的预设压力的压力循环，则阀可用于抵消这 种情况。在每次压力下降期间，阀可以移动到第一打开位置以向膈膜 供给压力，而随后的压力增大可导致阀移动到第二打开位置，以从膈 膜释放压力。
膨胀罐也可以设有安全阀。安全阀可以设定为将相对高的过压释 放到环境。阀释放压力优选设定为在所有正常运行情况期间都将使冷 却系统保持在关闭状态下的水平。安全阀应只在冷却系统内存在部件 损坏的风险时才打开。安全阀优选但非必须是压控双向闽。该阀通常 保持在关闭位置，但可以在预定的设定压力下打开，以从膨胀罐中释 放过压。
根据第二实施例，压力调节装置可以位于将膨胀罐连接到冷却剂 泵上游的冷却回路系统的供给管道内，该冷却剂泵在下文中称为主冷 却剂泵。冷却系统可以包括位于主冷却剂泵上游的冷却剂系统的最高 点处的单独的除气室。该除气室可以安装在布置为对冷却剂进行冷却 的热交换器或散热器上。除气室的体积可以相对小，且主要用于对系
统除气并提供用于填注冷却剂的位置。例如，当使用体积大约为30升 的膨胀罐时，除气室的体积可以在0.5升的范围内。然而，即使当使用体积为大约40升的大膨胀罐时，除气室的体积也应优选不超过5升。 任何存在于冷却剂内的气体都可以通过连接到调温器和散热器的上部 罐的管道释出到除气室。除气室的下部分连接到泵的抽吸管道，以提 供用于冷却回路的静态填注。除气室的上部分又连接到膨胀罐的下部 分。在此实施例中，冷却系统可以包括位于主冷却剂泵上游的除气室。 膨胀罐经由设有可控阀的管道连接到除气室。可控阀优选但非必须是 压控双向阀。该阀能够被弹簧加载到关闭位置，但可以在主冷却回路 内的压力超过预定的设定压力时打开，以将过压从除气室释放到膨胀 罐，从而保持主冷却回路内的希望压力。当发动机运行时，预加压泵 可以连续运行，以为主回路供给加压的冷却剂。主回路内的压力由位 于除气室和膨胀罐之间的压控阀保持和控制。
通过在散热器上或附近设置除气室，膨胀室可以远离散热器放置。 这允许将膨胀罐置于卡车上的任何适当位置处，例如在车辆的车架或 底盘上。使膨胀罐位于车辆的车架或底盘上也增加了膨胀罐的组装灵 活性。较小的除气室能够更容易地组装在冷却装置或散热器的顶部上， 且较大的膨胀罐能够置于任何适当位置处。此外，较大的膨胀体积允 许将相同的零件用在更广范围的设备上。
如上述第一实施例一样，膨胀罐的体积优选相对大。大的膨胀罐 可用于允许在相对大的温度和冷却剂体积范围内产生希望的冷却剂加 压，而不必在系统内的相对高压期间使所述罐向环境大气通风。膨胀
罐的体积可在冷却系统的总体积的10%至30%的范围内选择。根据诸 如总冷却回路体积和待传递到泵的抽吸管道的预期冷却剂压力等因 素，膨胀罐的体积可在25升至40升的范围内选择。
根据本发明的第二主实施例，如前所述，加压的冷却剂由预加压 冷却剂泵供给，或替代地由例如喷射器装置的任何合适的压力调节装 置供给。在一定的运行情况期间，例如发动机启动时，该泵可以从膨 胀罐抽取冷却剂并向冷却回路内的主冷却剂泵供给预加压的冷却剂。这降低了由于发动机启动时抽吸管道内的相对低的压力而造成的主冷 却剂泵内的气蚀的风险。
系统压力可以由压控阔使用来自压力传感器的信号来控制，该压 力传感器位于冷却回路内的适当位置，例如紧靠主冷却剂泵的上游处。 在发动机的启动期间，预加压冷却剂泵可以布置为向主冷却剂泵供给 来自膨胀罐的处于预定压力下的冷却剂。当冷却回路和膨胀罐内的压 力达到设定压力时，预加压冷却剂泵连续运行以帮助主冷却剂泵保持 冷却回路内的预定压力。在发动机启动后的正常运行期间，压控阀被 打开或关闭以保持此压力。如果高于希望的设定压力的压力峰值出现 在冷却回路内，则增大的压力可作用在可控阀上以将该阀移动到打开 位置。过压则将从除气室释放到膨胀罐。如果冷却回路经受相对于该 冷却回路的预设压力的压力循环，则预加压冷却剂泵和可控阀可用于 帮助主冷却剂泵抵消这种情况。在每次压力下降期间，预加压冷却剂 泵将向抽吸管道供给压力来抵消这种情况，而随后的压力增大可导致 可控阀移动到其打开位置以将压力释放至'j膨胀罐。
替代地，只要抽吸管道内的压力低于预定压力，预加压冷却剂泵 就可以运行。当冷却回路和膨胀罐内的压力达到设定压力时，预加压 冷却剂泵被无效，在这之后主冷却剂泵将保持此压力。在发动机启动 后的正常运行期间，预加压冷却剂泵可以由膨胀罐内感测到的压力来 控制，以帮助主冷却剂泵保持冷却回路内的预定压力。如果高于希望 的设定压力的压力峰值出现在冷却回路内，则增大的压力可作用在可 控阀上，以将其移动到打开位置。过压则将从除气室释放到膨胀罐。 如果冷却回路经受相对于该冷却回路的预设压力的压力循环，则预加 压冷却剂泵可用于帮助主冷却剂泵抵消这种情况。在每次压力下降期 间，如果需要，则预加压冷却剂泵可以被促动以向抽吸管道供给压力， 而随后的压力增大可导致可控阀移动到其打开位置，以将压力释放到 膨胀罐。膨胀罐的体积优选相对大。大的膨胀罐可以包含相对大的膈膜， 该膈膜可用于在相对大的温度和冷却剂体积范围内产生希望的冷却剂 加压。而且，相对大的膨胀罐也允许过压从冷却回路中释出而不在所 述罐内导致不希望的高压。在标准尺寸的罐内，过压峰值可能导致安 全阀打开，这又将引起空气和冷却剂到环境大气的不希望的释放。根 据诸如总冷却回路体积和待传递到泵的抽吸管道的预期冷却剂压力等
因素，膨胀罐的体积可在25升至40升的范围内选择。
膨胀罐也可以设有安全阀。安全阀可以设定为将相对高的过压释 放到环境。阀释放压力优选设定为在所有正常运行情况期间都将使冷 却系统保持在关闭状态下的水平。安全阀应只在冷却系统内存在部件 损坏的风险时才打开。安全阀优选但非必须是压控双向阀。该阀通常 保持在关闭位置，但可以在预定的设定压力下打开，以从膨胀罐中释 放过压。另外的传感器能够位于膨胀罐内，用于监测其内的压力，禾口/ 或控制电磁操作的安全阀。
本发明也涉及一种设有如针对第一和第二实施例描述的冷却系统 的车辆。因此，该车辆可以设有压力调节装置，该压力调节装置布置 为借助于膈膜等、使用经由可控阔的流体压力源来使冷却剂在膨胀罐 内移位。该压力源可以是位于车辆上的空气罐、空气压缩机或增压器 内的压縮机。
替代地，该车辆可以设有用于保持主冷却剂泵内的预定压力的压 力调节装置，如上所述。该压力调节装置可以是布置为向冷却回路内 的主冷却剂泵供给处于压力下的冷却剂的可控泵或喷射器。此布置结 构可用于在诸如发动机启动的特定运行情况期间防止主冷却剂泵内的 气蚀。
在以上实施例中描述的加压冷却系统提供了如下一种冷却系统， 该冷却系统能够控制为当发动机启动时在冷却剂泵抽吸侧快速建立压力，以避免泵内的气蚀。根据本发明的加压冷却系统也提供了用于保 持均匀压力的装置，该均匀压力高到足以在发动机运行期间防止泵的 气蚀，即使在冷却剂己经冷却时。冷却系统也能避免可能损坏冷却剂 系统内的部件的压力峰值(高压和低压)和压力循环。另外的目的是 避免将环境空气引入到系统内，该空气可能将冷却剂氧化(冷却剂老 化)，和避免冷却剂流失到环境空气中。因此，本发明对于冷却剂系统 内的部件寿命、冷却剂寿命和冷却剂泵的效率将具有积极效果。根据 本发明的解决方案的另外优点的例子是冷却剂用完的时间间隔应该更 长，因为不存在连续的冷却剂流失，这也对于环境是有益的。由于膨 胀罐具有较大的膨胀体积，所以它对于少量泄漏更不敏感。因为膨胀 罐安装在底盘上，所以该罐更易于维护且便于冷却剂液面的读取。


在下文中，将参照附图详细描述本发明。这些示意图仅用于图示 且决不限制本发明的范围。在附图中
图1示出根据本发明的第一实施例的加压冷却系统；
图2示出根据本发明的第一实施例的替代的加压冷却系统；和
图3示出根据本发明的第二实施例的加压冷却系统。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的第一实施例的加压冷却系统。
发动机冷却系统包括冷却回路101，该冷却回路101具有用于为发 动机103供给冷却剂且用于使该冷却剂在冷却回路101内循环的冷却
剂泵102。散热器104设置用于冷却发动机103下游的所述冷却剂。在 该冷却回路内，泵102将向发动机103供给冷却剂，在发动机103中 冷却剂被加热。已加热的冷却剂将通过调温器105，该调温器105将根 据冷却剂的温度把冷却剂通过第一管道106直接引导回泵102，或通过 第二管道107经由散热器104间接引导。散热器104布置为将冷却剂 的温度降低到希望的水平，该温度降低由冷却风扇108辅助。该冷却系统也能够布置为冷却位于散热器104附近的进气冷却器(未示出)。
膨胀罐110经由连接到第三管道112的供给管道111连接到冷却回路 101，该第三管道112将散热器104的出口和冷却剂泵102连接。供给 管道111邻近膨胀罐110的底部连接到该膨胀罐。膨胀罐IIO和供给管 道111为冷却回路提供静态填注装置，其中冷却剂体积的波动被膨胀罐 110吸收。第三管道112也称为抽吸管道。在此例子中，膨胀罐110置 于散热器104的上部分上或附近，且与散热器104和调温器105流体 连接。这允许空气和过压从冷却回路101释出到膨胀罐110中。以此 方式，膨胀罐110也将充当除气室，在该除气室内，可以从冷却剂中 去除气泡。冷却系统由压力调节装置加压，该压力调节装置包括示意 性示出的膈膜113，该膈膜113布置为在发动机的至少一个预定的运行 模式期间将从膨胀罐110供给到冷却回路的冷却剂加压。膨胀罐110 在所有的发动机正常运行模式期间都对环境大气关闭。 一个这种运行 模式可以是发动机的冷启动。对供给到冷却剂泵的冷却剂进行预加压 降低了由于发动机启动时抽吸管道内的相对低的压力而造成的所述泵 内的气蚀的风险。
从外部压力源为膈膜113供给加压流体。在此例子中，该外部压 力源是车辆内的制动压缩机114，但压縮空气可以源自邻近发动机的或 其上安装有发动机的车辆上的任何合适的压縮空气罐或压缩机。
冷却系统压力由连接在压縮机114和膈膜113之间的压力促动的 三向阀115控制。
在发动机的启动期间，阀115布置在打开位置，以使用从压縮机 114供给的压力将膨胀罐110内的膈膜113加压到预定压力。只要膨胀 罐110内的压力低于阀115的预定压力设定值，阀115就保持在第一打 开位置。阀115的压力设定值可以是基本固定的压力或包括上极限和 下极限的范围，阀115布置为在所述极限处切换。当冷却回路和膨胀 罐110内的压力增大从而达到阀115的设定压力时，阀115将移动到关闭位置，以保持膈膜113内的当前压力。在发动机启动后的正常运行
期间，阀115由膨胀罐110内的压力通过先导通道116控制，这允许膈 膜内的压力作用在阀115的一端上。只要冷却回路内的压力处于预定 压力范围内，阀115就关闭，以保持膨胀罐110内的预定压力。
如果高于希望的设定压力的压力峰值出现在冷却回路内，则增大 的压力能够通过供给管道111或通过将散热器104和调温器105连接到 膨胀罐110的管道到达膨胀罐U0。膨胀罐110内增大的压力作用在膈 膜113上，这导致先导通道116内的压力增大。阀115然后移动到第二 打开位置，以在117处将压力从膈膜113释放到环境大气。如果冷却回 路经受相对于该阀的预设压力的压力循环，则阀115用于抵消这种情 况。在每次压力下降期间，阀115都移动到第一打开位置以向膈膜113 供给压力，而随后的压力增大导致阀115移动到第二打开位置，以从 膈膜113释放压力。
膨胀罐IIO还设有安全阀118。安全阀118设定为将相对高的过压 释放到大气。安全阀118释放压力优选设定为在所有正常运行情况期 间都将使冷却系统保持在关闭状态下的水平。安全阀118应只在冷却 系统内存在部件损坏的风险时才打开。安全阀118是压控双向阀。安 全阀118连接到膨胀罐的上部分且通常保持在关闭位置，如图l所示。 在先导通道119内的预定的设定压力作用在安全阔118的一端上时，该 安全阀打开，以从膨胀罐IIO释放过压。图2示出根据本发明第一实 施例的替代的加压冷却系统。如图1的实施例一样，发动机冷却系统 包括冷却回路201，该冷却回路201具有用于为发动机203供给冷却剂 且用于使该冷却剂在冷却回路201内循环的冷却剂泵202。散热器204 设置用于冷却发动机203下游的所述冷却剂。在该冷却回路中，泵202 将向发动机203供给冷却剂，在发动机203中冷却剂被加热。已加热 的冷却剂将通过调温器205，该调温器205将根据冷却剂的温度把冷却 剂通过第一管道206直接引导回泵202,或通过第二管道207经由散热 器204间接引导。散热器204布置为将冷却剂的温度降低到希望的水平，该温度降低由冷却风扇208辅助。该冷却系统也能够布置为冷却 位于散热器204附近的进气冷却器(未示出)。除气室220经由连接到 第三管道212的供给管道21连接到冷却回路201，该第三管道212将 散热器204的出口和冷却剂泵202连接。第三管道212也称为抽吸管 道。除气室220和供给管道211为冷却回路提供静态填注装置，其中 冷却剂体积的波动被除气室220和膨胀罐210吸收。供给管道211邻 近膨胀罐210的底部连接到该膨胀罐。在此例子中，除气室220置于 散热器204的上部分上或附近，且与散热器204和调温器205流体连 接。膨胀罐210安装在车辆底盘(未示出)上的适当位置。除气室220 允许从冷却剂中去除气泡，并且也设有填注盖以允许冷却剂的再填注。 除气室220和膨胀罐210由第四管道221连接，该第四管道221允许 过压从冷却回路201和除气室220释出到膨胀罐210中。第四管道221 在通常处于冷却剂液面上方的位置处连接到除气室220。另一方面，第 四管道221在通常处于冷却剂液面下方的位置处连接到膨胀罐210。冷 却系统由压力调节装置加压，该压力调节装置包括示意性示出的膈膜 213，该膈膜213布置为在发动机的至少一个预定的运行模式期间将从 膨胀罐210供给到冷却回路201的冷却剂加压。膨胀罐210在所有的 发动机正常运行模式期间都对环境大气关闭。 一个这种运行模式可以 是发动机的冷启动。对供给到冷却剂泵的冷却剂进行预加压降低了由 于发动机203启动时抽吸管道212内的相对低的压力而造成的所述泵 内的气蚀的风险。
从外部压力源为膈膜213供给加压流体。在此例子中，该外部压 力源是车辆内的制动压缩机214，但压縮空气可以源自邻近发动机的或 其上安装有发动机的车辆上的任何合适的压缩空气罐或压縮机。
冷却系统压力由连接在压縮机214和膈膜213之间的压力促动的 三向阀215控制。
在发动机的启动期间，阀215布置在打开位置，以使用从压縮机214供给的压力将膨胀罐210内的膈膜213加压到预定压力。只要膨胀 罐210内的压力低于阀215的预定压力设定值，阀215就保持在第一 打开位置。阀215的压力设定值可以是基本固定的压力或包括上极限 和下极限的范围，阀215布置为在所述极限处切换。当冷却回路和膨 胀罐210内的压力增大从而达到阀215的设定压力时，阀215将移动 到关闭位置，以保持膈膜213内的当前压力。在发动机启动后的正常 运行期间，阀215由膨胀罐210内的压力通过先导通道216控制，这 允许膈膜内的压力作用在阀215的一端上。只要冷却回路内的压力处 于预定压力范围内，阀215就关闭，以保持膨胀罐210内的预定压力。
如果高于希望的设定压力的压力峰值出现在冷却回路内，则增大 的压力能够通过供给管道211或通过将散热器204和调温器205经由 除气室220和第四管道221连接到膨胀罐210内的管道而释出。膨胀 罐210内增大的压力作用在膈膜213上，这导致先导通道216内的压 力增大。阀215然后移动到第二打开位置，以在217处将压力从膈膜 213释放到环境大气。如果冷却回路经受相对于该阀的预设压力的压力 循环，则阀215用于抵消这种情况。在每次压力下降期间，阀215都 移动到第一打开位置以向膈膜213供给压力，而随后的压力增大导致 阀215移动到第二打开位置，以从膈膜213释放压力。
膨胀罐210还设有安全阀218。安全阀218设定为将相对高的过压 释放到大气。安全阀218释放压力优选设定为在所有正常运行情况期 间都将使冷却系统保持在关闭状态下的水平。安全阀218应只在冷却 系统内存在部件损坏的风险时才打开。安全阀218是压控双向阀。安 全阔218连接到膨胀罐的上部分且通常保持在关闭位置，如图2所示。 在先导通道219内的预定的设定压力作用在安全陶218的一端上时， 该安全阀打开，以从膨胀罐210释放过压。图3示出根据本发明的第 二实施例的加压冷却系统。如图2的实施例一样，发动机冷却系统包 括冷却回路301,该冷却回路301具有用于为发动机303供给冷却剂且 用于使该冷却剂在冷却回路301内循环的冷却剂泵302。散热器304设置用于冷却发动机303下游的所述冷却剂。在该冷却回路中，泵302 将向发动机303供给冷却剂，在发动机303中冷却剂被加热。己加热 的冷却剂将通过调温器305，该调温器305将根据冷却剂的温度把冷却 剂通过第一管道306直接引导回泵302，或通过第二管道307经由散热 器304间接引导。散热器304布置为将冷却剂的温度降低到希望的水 平，该温度降低由冷却风扇308辅助。该冷却系统也能够布置为冷却 位于散热器304附近的进气冷却器(未示出)。除气室320经由连接到 第三管道312的供给管道311连接到冷却回路30，该第三管道312将 散热器304的出口和冷却剂泵302连接。第三管道312也称为抽吸管 道。除气室320和供给管道311为冷却回路提供静态填注装置，其中 冷却剂体积的波动被除气室320和膨胀罐310吸收。供给管道311邻 近膨胀罐310的底部连接到该膨胀罐。在此例子中，除气室320置于 散热器304的上部分上或附近，且与散热器304和调温器305流体连 接。膨胀罐310安装在车辆底盘(未示出)上的适当位置。除气室320 允许从冷却剂中去除气泡，且也设有填注盖以允许冷却剂的再填注。 除气室320和膨胀罐310由第四管道321连接，该第四管道321允许 过压从冷却回路301和除气室320释出到膨胀罐310中。第四管道321 在通常处于各罐和室内的冷却剂液面上方的位置处连接到膨胀罐310 和除气室320。第四管道321还设有可控阀322。在此例子中，可控阀 322是压控双向阀。阀322被弹簧加载到关闭位置且在预定的设定压力 下打开，以将过压从除气室320释放到膨胀罐310。来自除气室320的 过压将通过先导管道323作用在阀322的一端上，以打开阀322。膨胀 罐310在所有的发动机正常运行模式期间都对环境大气关闭。膨胀罐 310可以设有安全阀318。安全阀318则设定为将相对高的过压释放到 大气。安全阀318释放压力优选设定为在所有正常运行情况期间都将 使冷却系统保持在关闭状态下的水平。安全阀318应只在冷却系统内 存在部件损坏的风险时才打开。安全阀318是压控双向阀。安全阀318 连接到膨胀罐且通常保持在关闭位置，如图3所示。在先导通道319 内的预定的设定压力作用在安全阀318的一端上时，安全阀打开，以 从膨胀罐310释放过压。在图3所示的例子中，冷却系统被第二冷却剂泵324连续加压， 该第二冷却剂泵324布置为在所有的发动机正常运行模式期间对从膨 胀罐310供给到冷却回路301的抽吸管道312的冷却剂进行加压。第 二冷却剂泵324布置在将膨胀罐310连接到第一供给管道311和用于 第一冷却剂泵302的抽吸管道312的第二供给管道325内。
系统压力由阀322使用来自压力传感器(未示出)的信号来控制， 该压力传感器位于冷却回路内的适当位置，例如紧靠第一冷却剂泵302 的上游处。阀322也能够由除气室320内的压力控制。当主冷却回路 301内的压力达到设定压力时，能够使预加压冷却剂泵324无效，在这 之后第一冷却剂泵302将保持此压力。在发动机303启动后的正常运 行期间，第二冷却剂泵324由抽吸管道312内感测到的压力来控制， 以帮助第一冷却剂泵302保持冷却剂回路内的预定压力。如果高于希 望的设定压力的压力峰值出现在冷却回路内，则增大的压力可作用在 可控阀322上，以将该可控阀322移动到打开位置。过压则将从除气 室320释放到膨胀罐310。如果冷却回路301经受相对于该冷却回路 301的预定压力的压力循环，则预加压用的第二冷却剂泵324可用于帮 助第一冷却剂泵302抵消这种情况。在每次压力下降期间，如果需要， 则预加压用的第二冷却剂泵324被致动以向抽吸管道312供给压力， 而随后的压力增大将导致可控阀322移动到其打开位置，以将压力释 放到膨胀罐310。
本发明不限于以上实施例，而是可以在所附权利要求的范围内自 由改动。
权利要求
1.一种具有冷却回路(101、201、301)的发动机冷却系统，所述冷却回路(101、201、301)包括用于为发动机供给冷却剂且用于使冷却剂在所述冷却回路内循环的冷却剂泵(102、202、302)，和用于冷却发动机下游的所述冷却剂的至少一个热交换器(104、204、304)，其中一膨胀罐(110、210、310)在所述冷却剂泵(102、202、302)上游连接到所述冷却回路(101、201、301)，其特征在于所述冷却系统由压力调节装置(113、324)加压，所述压力调节装置(113、324)布置为在发动机的至少一个预定的运行模式期间对从所述膨胀罐(110、210、310)供给到所述冷却回路(101、201、301)的冷却剂进行加压，且所述膨胀罐(110、210、310)在所有的发动机正常运行模式期间都对环境大气关闭。
2. 根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压 力调节装置(113、 213)位于所述膨胀罐(110、 210)内。
3. 根据权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压 力调节装置(113、 213)布置为使冷却剂在所述膨胀罐内移位。
4. 根据权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于从外部 压力源为所述压力调节装置(113、 213)供给加压流体。
5. 根据权利要求4所述的发动机冷却系统，其特征在于所述加 压流体包含在与冷却剂分开的体积内。
6. 根据权利要求5所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压 力调节装置(113、 213)是膈膜。
7. 根据权利要求4所述的发动机冷却系统，其特征在于所述冷却系统还包括位于所述冷却剂泵(202)上游的除气室(220)。
8. 根据权利要求7所述的发动机冷却系统，其特征在于所述膨 胀罐(210)连接到所述除气室(220)。
9. 根据权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压 力调节装置(U3、 213)经由可控阀(115、 215)连接到流体压力源。
10. 根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于冷却 剂和来自所述流体压力源的流体保持不接触的关系。
11. 根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 阀(115、 215)是压控阀。
12. 根据权利要求11所述的发动机冷却系统，其特征在于所述阀(115、 215)由所述膨胀罐(110、 210)内的压力控制。
13. 根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 阀(115、 215)可控制为在发动机的启动期间将所述膨胀罐(110、 210) 加压到预定压力。
14. 根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 阀(115、 215)可控制为在发动机正常运行期间保持所述膨胀罐(110、 210)内的预定压力。
15. 根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于 一个 运行模式是发动机的启动。
16. 根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压力调节装置(324)位于将所述膨胀罐(110)连接到所述冷却回路的供给管道内。
17. 根据权利要求16所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 冷却系统还包括位于所述冷却剂泵上游的除气室。
18. 根据权利要求17所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 膨胀罐(110)经由可控阀连接到所述除气室。
19. 根据权利要求18所述的发动机冷却系统，其特征在于所述 阀由所述除气室内的压力控制。
20. 根据权利要求18所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压力调节装置(324)是泵。
21. 根据权利要求18所述的发动机冷却系统，其特征在于所述压力调节装置(324)是喷射器。
22. 根据前述权利要求中的任一项所述的发动机冷却系统，其特 征在于所述膨胀罐(110、 210、 310)的体积至少为所述冷却系统的 总体积的10%。
23. 根据权利要求1至21中的任一项所述的发动机冷却系统，其 特征在于所述膨胀罐(110、 210、 310)的体积最高为所述冷却系统 的总体积的30%。
24. —种车辆，该车辆包括根据权利要求1至23中的任一项所述 的发动机冷却系统。
全文摘要
本发明涉及一种具有冷却回路(101)的发动机冷却系统，该冷却回路(101)包括用于为发动机供给冷却剂且用于使冷却剂在冷却回路内循环的冷却剂泵(102)，和用于使发动机下游的所述冷却剂冷却的至少一个热交换器(104)，其中膨胀罐(110)在所述冷却剂泵上游连接到冷却剂回路(101)。该冷却系统由压力调节装置(113、324)加压，所述压力调节装置(113、324)布置为在发动机的至少一个预定的运行模式期间对从膨胀罐(110)供给到冷却回路(101)的冷却剂进行加压，且膨胀罐(110)在所有的发动机正常运行模式期间都对环境大气关闭。
文档编号F01P3/22GK101622430SQ200880003316
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月8日 优先权日2007年2月9日
发明者卡塔利纳·耶姆特, 埃里克·达尔 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司