[发明专利]用于车辆发动机的冷却系统的系统和方法

说明书

提供了用于车辆发动机的冷却系统的方法和系统。在一个示例中，冷却系统包括循环通过发动机冷却回路和车辆内部加热回路两者的冷却剂溶液，以及包含浓缩的防冻剂的贮存器，车辆内部加热回路流体地耦接到发动机冷却回路。浓缩的防冻剂经由关闭阀从贮存器流到车辆内部加热回路，以增加冷却剂溶液中的防冻剂的浓度。在一些实施例中，分离单元可用于降低冷却剂溶液中的防冻剂的浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月22日提交的德国专利申请No.102017204824.7的优先权。上述引用的申请的全部内容通过引用整体并入本文，用于所有目的。

技术领域

本说明书整体涉及用于冷却车辆发动机的方法和系统。

背景技术

通过使冷却剂循环通过气缸体以提取热量以降低气缸体的温度，可有效地冷却内燃发动机。冷却剂通常是(单)乙二醇(乙烷-1,2-二醇)(例如防冻剂)的水溶液，从而形成相对于纯水具有降低的冰点的混合物。使用低冰点的水基液体作为散热介质可防止由于水在低于0℃的温度下冻结时膨胀而引起的爆裂损坏。在从气缸体提取热量之后，冷却剂可流过车辆内部加热回路以将热量传递到热交换器，热交换器然后使用热量来使车辆内部升温。

然而，本文的发明人已经认识到使用防冻溶液的潜在问题。作为一个示例，虽然如果冷却剂中的防冻溶液浓度足够高则可有效地减少由于水在冻结时膨胀而引起的发动机部件的劣化，但是较高百分比的乙二醇可降低混合物的热容，这是因为纯水具有较高的热容。另外，由于乙二醇的粘度较高，可需要较大的热交换器和通过其的较大的流速。通过降低冷却剂中乙二醇的浓度，可允许较小的热交换器(例如，车辆散热器)和/或通过热交换器的较小的流速，从而减少液压损失，使得冷却系统内的较小泵容量可足以散热。

此外，用于内燃发动机的常规防冻溶液可包含50％的水和50％的乙二醇，其冰点为约-40℃。在世界人口稀少的地区和/或在一年内的短时间内观察到此类低温，使得相比较低浓度的乙二醇的防冻溶液，全年使用此类防冻溶液没有更多提高冷却效率。另外，在环境温度高的气候下，含乙二醇的冷却剂可以不是所期望的。

用于解决具有比有效率的发动机冷却所期望的更高的乙二醇含量的防冻溶液的冷却系统的其他尝试包括用于调整冷却剂中的乙二醇的浓度的各种方法。Lee在KR101999017880中示出了一种示例方案。在其中，描述了用于自动地控制防冻剂的浓度的固定设备。提供固定设备，以便通过安装控制防冻剂箱以通过流速控制阀和水位控制阀控制并且混合防冻剂与水来提高装配线上的生产率并且增加车辆生产效率。该设备包括：操作部，其用于基于出口区域的气候条件输入防冻剂的浓度值；控制单元，其用于相对于输入的浓度值计算防冻剂和水的混合物；流速控制阀和水位控制阀，其用于经由控制单元排放和控制从防冻剂箱和供水箱供给的防冻剂和水的混合物；以及控制防冻剂箱，其用于储存由防冻剂和水混合而成的防冻剂混合物。

在由Fujii等人在美国专利申请4,513,696中的另一个示例中，在发动机冷却系统中包括用于充注具有期望的防冻剂浓度的冷却液体的固定的紧凑设备。该设备包括用于储存添加剂(诸如防冻溶液)的额外的贮存器(例如，用于储存冷却水的冷却水贮存器)，以及被配置成连接到机动车辆发动机的冷却系统的冷却剂入口的填充器头，其中额外的管在额外的贮存器和填充器头之间延伸，并且冷却水管在冷却水贮存器之间。在额外的管中设置额外的控制阀，以便根据冷却系统的容量和添加剂的期望浓度来控制递送到发动机冷却系统的添加剂的量。冷却水控制阀也设置在冷却水管中，以便根据冷却系统的容量和添加剂的期望浓度来控制递送到发动机冷却系统的冷却水的量。因此用含有期望的浓度的添加剂的冷却水来充注发动机冷却系统。