[发明专利]用于冷却剂系统的恒温器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在冷却剂系统中使用的恒温器。特别地，本发明涉及在车辆（例如卡车）的内燃机的冷却系统中使用的恒温器，并且尤其关于恒温器的功能构件的构造，本发明的目的是改进恒温器的流动特性和/或调节范围。

背景技术

具有内燃机的车辆通常设置有冷却剂系统，该冷却剂系统适于引导剩余热量离开发动机至位于发动机外部的冷却器或散热器。根据冷却剂温度，控制液体流经或绕过冷却器通常包含以如下方式控制液体流动的恒温器，即在冷却剂过热的情况下将液体流动引导通过冷却器以释放多余热量，并且在冷却剂不够热的情况下将液体流动引导沿旁通管路绕过冷却器返回发动机而不使热量在冷却器中释放。

经常发生的显著问题在于，在使用一段时间后，冷却器开始泄漏冷却剂，并且必须被移除和维修或替换，这是昂贵的操作，并且对车主而言维修造成车辆停滞状态。冷却器开始泄漏经常是由于在运行期间其多个接头和金属构件受到大的热应力和机械应力。发生这种情况的一个原因是，已知的恒温器基本上是突然地或急剧地调节液体流动，即当阀盘由于冷却剂温度改变和恒温器打开/关闭而沿轴向方向移动时，阀帘的截面（即允许液体经过恒温器盘的周边（外边缘）的截面）相对较迅速地改变，并且冷却剂流动迅速增加。这引起冷却器中快速的温度改变。在寒冷气候下，当恒温器关闭时，冷却器的温度可以降至大约-30℃，并且当恒温器打开时，冷却器被暴露于大约+90℃的来自发动机组的冷却剂中。除了冷却器交替地变得非常热和非常冷而导致金属膨胀和收缩之外，冷却器中的液压也随着恒温器的打开和关闭急剧地交替变化。这些因素结合以引起冷却器的结构和其各种金属构件的疲劳效应。

在车辆中使用的冷却剂系统中，恒温器通常位于发动机的冷却剂出口附近，即与定位在大体靠近车辆的进气口/进气栅的冷却器隔开一定距离。这种情况与恒温器的急剧打开和关闭相结合从而使得冷却系统难以温和地调节冷却剂温度并且维持均匀的温度。具有出口定位式恒温器的冷却剂系统通常导致冷却效应的反馈时间较长，使得恒温器无法达到运行密集性更小（即更少打开和关闭）的平衡状态。恒温器自身简单地处于自振状态，从而导致在寒冷气候下变得尤其明显的大量打开和关闭。开始自振的恒温器显著地增加冷却器上的热负载和机械负载，在一段时间后引起机械疲劳和泄漏的问题。已经提出用于改进恒温器的各种解决方案，以使得恒温器更有效并更温和地调节冷却剂流动，并且由此最小化冷却系统的部件中的热负载。

例如，US3591075描述了改进的恒温器，其使液体流动变得更均匀，同时最小化发动机及其机油过热的风险。这通过将受热膨胀的物质设置在恒温器的单独的容器中实现，所述容器作用在薄膜上，所述薄膜自身导致活塞杆施加使恒温器盘移动的压力。然而，这个发明主要描述了一种更好地探测冷却剂温度的新型石蜡元件。这个发明并未涉及改变流经恒温器的液体流动、或改变恒温器的主动调节范围。

US5549244描述了具有恒温器盘的另一种恒温器，所述恒温器盘在其边缘区域设有轴向凹部，所述轴向凹部的目的是设置一个或多个小管道，冷却剂能经过所述小管道绕过恒温器盘。当恒温器逐渐打开时，这使得经过恒温器盘的流动可以增加。通过使管道沿轴向方向阶梯式改变，可以实现液体流动的阶梯式增加，即通过基本上独立的步骤增加。显著缺点在于，这种构造需要给恒温器盘提供需要各种精确制造的构件（诸如双重注塑构件等）的特殊管道，使得恒温器制造和安装都很昂贵。更多的构件和由塑料或类似材料制成的构件也使发生耐用性问题的风险增加，这种问题负面影响恒温器的使用寿命。本领域内的现有技术因此没有解决以简单的方式获得这样一种恒温器的问题，所述恒温器加宽主动调节范围并且通过逐渐和渐进地打开和关闭液体流动而更均匀地调节绕过恒温器盘的液体流动，以使得恒温器所需的打开和关闭次数减小，并且能够因此更容易地实现使冷却剂系统和冷却器上的热负载和机械负载最小化的平衡状态。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题并且提供一种恒温器，其具有配置成使恒温器的调节范围加宽/增加的恒温器盘，从而使得恒温器可以响应冷却剂温度改变而逐渐地和渐进地使液体流动增加或减少，以使得恒温器能够更容易地获得平衡状态，并且由此使恒温器必须打开和关闭的次数最少化，从而引起冷却系统和冷却器上的热负载和机械负载的减小。

另一目的是，仅恒温器盘的构造、几何形状需要被改变，并且无需改变或增加恒温器的其它构件。

本发明的另一目的是，恒温器可以以常规方式装配到现存类型的冷却剂系统和恒温器壳体中。