[發明專利]應用PTC加熱元件的電加熱式映射受控溫度調節裝置

無效

• 申請號: 201080070388.2
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN103228886A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: F·恩魯阿斯蘭
• 申請（專利權）人: 科派特汽車配件工貿聯合股份公司
• 主分類號: F01P7/16
• 分類號: F01P7/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 茅翊忞

技術領域

本發明涉及一種電加熱式映射受控溫度調節裝置，該溫度調節裝置使用放置在其活塞上的PTC加熱元件，以使在內燃機的冷卻系統內部循環的冷卻劑溫度保持在限定范圍內，并管理溫度調節裝置的閥的打開和閉合運動。

背景技術

在利用液態冷卻劑的內燃機中，由于燃料燃燒產生的過熱經由冷卻劑傳遞，該冷卻劑循環通過發動機本體和氣缸蓋中的通道。藉此，發動機能在合適的溫度范圍內運行。如今，降低來自內燃機的環境有害氣體總排放是最大設計考慮之一，因為法規逐年減小許可排放率。在發動機在與設計溫度范圍不同的溫度下運行的階段中，發動機會以高排放值釋放有害氣體。由于需確保發動機在合適的溫度范圍中運行，冷卻劑溫度和發動機溫度的穩定有助于產生有效的燃料燃燒并減少有害氣體排放。于是，發動機溫度穩定是為了減小有害氣體排放率的重要設計考慮。

在當今的發動機中，石蠟型溫度調節裝置是使發動機保持在合適溫度范圍內的最通用方案。該溫度調節裝置的工作方法基于與溫度升高配合作用的可膨脹石蠟。該膨脹致使用于冷的冷卻劑的閥由根據溫度調節裝置的設計而改變的機構打開。

發動機中的燃燒致使發動機且由此致使溫度調節裝置上的冷卻劑過熱。在溫度調節裝置上的限定容積內部壓縮的石蠟復合物膨脹。石蠟的膨脹引起活塞進行直線運動。活塞的直線運動將閥打開，該閥朝向散熱器定向制冷劑流，以降低用于冷卻發動機的系統上的冷卻劑溫度。

熱量通過冷卻劑從發動機傳遞至石蠟復合物，且石蠟復合物的膨脹花費的時間稱作為溫度調節裝置反應時間。在該階段，發動機溫度保持其升高趨勢，因為溫度調節裝置的閥還未打開且并未使得冷卻劑流至用于冷卻的散熱器。在該反應時間段期間，發動機溫度高于合適的發動機運行溫度，燃料燃燒效率降低，且發動機被迫在較高的溫度條件下、即在遠高于設計溫度的溫度條件下運行。

在反應時間結束時，溫度調節裝置的閥使得冷卻劑朝向散熱器流動，且冷卻劑由此將發動機溫度下降至所設計的設計溫度范圍。當冷卻劑溫度下降至低于所設計的設計溫度時，溫度調節裝置的閥開始運動回到閉合位置，因為石蠟復合物在反應時間段之后會收縮。溫度調節裝置的閥到達閉合位置，并使得冷卻劑循環停止朝向散熱器，且冷卻劑開始變暖。然而，在該反應時間段期間，發動機溫度低于合適的發動機運行溫度，燃料燃燒效率降低，發動機被迫在比設計溫度低的溫度下運行。

在一些發動機運行工況中，由于石蠟復合物的反應時間，無法使冷卻劑溫度穩定并保持在設計范圍中。在這些情形下，由于不充分的燃料燃燒，有害氣體排放率增大。

發明內容

發動機設計者估計到了這些情況。為了消除反應時間延遲，在發動機過熱或冷卻劑溫度下降之前，石蠟復合物可獨立于冷卻劑溫度而在控制下通過強制對流加熱，以根據由發動機設計者估計的發動機行為來管理溫度調節裝置的閥的打開和閉合運動。

為此目的，電線電阻加熱器用于加熱石蠟復合物。當電壓施加在電線電阻上時，該電線電阻通過強制對流來加熱石蠟復合物，且石蠟復合物隨后膨脹。然而持續施加電壓會致使石蠟復合物過熱（可能達到800℃以上）。此時，石蠟喪失其物理特性，且密封部件由于過熱而受損。為了避免產生這些故障，中斷施加于電阻上的電流。

然而，由于石蠟復合物上的傳熱速度低于電線電阻的加熱速度，因此無法完全避免石蠟復合物和電線電阻之間接觸面積上產生過熱。另一方面，在石蠟復合物和冷卻劑環境之間傳熱不充分的情形下，無法避免在整個石蠟復合物上過熱和密封部件受損。

電線電阻加熱器的其它風險在于，它們會由繼電器激活。在繼電器失效的情形下，電阻發熱器持續地發熱，且致使石蠟復合物和密封部件由于過熱而受損。或者，在過大電力負荷的情形下，電阻發熱器的發熱電線會由于老化而破損。此種失效會致使功能失常。

在使用PTC（正溫度系數）的電加熱式溫度調節裝置應用中，加熱元件是替代電線電阻的選擇。直到我們的發明為止，工業標準是將PTC加熱元件（呈藥丸或盤的形狀）放置于石蠟致動器的外表面。于是，由PTC加熱元件產生的一些熱量由于與發動機冷卻劑接觸而損失至該冷卻劑。

在本發明中，PTC加熱元件放置到活塞中，在溫度調節裝置中，該活塞由石蠟復合物完全覆蓋。于是，從PTC加熱元件散發出的所有熱量高效地直接傳遞至石蠟復合物。為了優化可靠性，PTC加熱元件應放置在活塞的端部附近，在溫度調節裝置的活塞和閥進行提升作用（閉合-打開）的同時，該PTC加熱元件總是與石蠟復合物接觸。