特别用于机动车辆的冷却回路，以及安装在回路上的传感器

技术领域

本发明涉及一种冷却回路，特别是用于机动车辆的冷却回路，以及嵌在所述回路上的传感器。

背景技术

冷却回路使用冷却液体，冷却液体与待冷却的流体交换热量。冷却液体通常由以明确的标定比例包含溶剂、溶质和防腐蚀添加剂的混合物形成。然而，这些比例可能会随时间推移而变化，导致防冻性能的损失和冷却液体的过热，或冷却回路的广泛腐蚀。此外，形成冷却液体的混合物可能是金属物质溶解的位点或氧化和/或亚种形成的位点。这些现象对冷却回路，甚至对作为整体的车辆具有严重后果。

为了克服这一点，已知采取适当的纠正措施。这些纠正措施可视情况而定包括定期添加防腐添加剂或排空冷却回路，但无需事先检查。

更罕见地是提议通过从车辆的冷却回路中提取所述冷却液体的样品来非原位检查所述冷却液体的品质。这种类型的检查的缺点是只能在车辆静止时在车库或经销商处执行，这实际上排除了在两次检查访问之间检测到冷却液体的任何变质的可能性。

用于检查冷却液体的当前系统的限制要求开发一种监测解决方案，其可操作而对用户没有任何重大限制，特别是不需要去找专家或取样。

发明内容

本发明旨在至少部分地缓解上述问题，为此，根据第一方面，提出了一种冷却回路(loop)，特别是用于机动车辆的冷却回路，所述回路配置为允许冷却液体和待冷却液体之间的热交换。根据本发明，所述冷却回路包括嵌入式传感器，其被定位成至少部分与冷却液体接触，所述传感器配置为提供与所述冷却液体的至少一个物理和/或化学性质相关的至少一个基准。

因此，通过嵌入冷却回路中的传感器，本发明通过消除用户固定车辆和非原位采集测试样品的需要，可以更容易地检查冷却液体。

本发明还可以包括以下特征中的任一项，以下特征单独地或以形成本发明的许多实施例的任何技术上可能的组合采用：

所述冷却回路包括微处理器；

所述微处理器配置为使用所述基准或数据；

由传感器提供的所述物理和/或化学性质选自冷却液体的折射率、密度、电导率、氢电势(hydrogen potential)和/或黏度，和/或穿过所述液体的声速；

所述冷却回路配置为从所述基准或数据中提供冷却液体的溶质浓度的测量；

所述测量是通过将与电导率相关的基准和与冷却液体的黏度相关的基准考虑在内而获得的；

所述冷却回路包括选自散热器、冷凝器、增压空气冷却器、再循环排气冷却器或电池冷却器的热交换器；

所述传感器位于所述交换器的冷却液体线路(circuit)中；

所述冷却回路包括一个或多个冷却液体流通管线(line)；

所述传感器位于管线上或所述管线之一上；

所述冷却回路包括选自膨胀容器、用于使所述冷却液体流通的泵、用于控制所述冷却液体的流通的阀、连接法兰和/或用于气缸盖和/或用于发动机缸体的冷却线路中的至少一个部件；

所述传感器位于一个或多个所述部件处。

根据第二方面，本发明涉及用于具有上述特征的冷却回路的热交换器。有利地，所述热交换器包括以下特征中的任一项，以下特征单独地或以形成本发明的许多实施例的任何技术上可能的组合采用：

所述热交换器包括用于使冷却液体流通的集箱；

所述集箱包括所述传感器；

所述集箱包括开口，开口配置为选择性地容纳传感器或容纳闭合盖；

所述热交换器包括可拆卸的法兰，该法兰配置为连接到所述集箱并允许连接管，以使得冷却液体穿过所述法兰在所述管和集箱之间通过；

所述传感器位于法兰上。

根据第三方面，本发明涉及用于具有上述特征的冷却回路的传感器。特别地，所述传感器包括探针，探针配置为至少部分地与冷却液体接触，所述液体处于流动或静止状态。

根据第四方面，本发明涉及一种用于机动车辆的部件，所述部件包括如前所述的传感器。有利地，所述部件选自热交换器、用于流通冷却液体的泵、用于控制冷却液体的流通的阀、连接法兰、发动机的气缸盖和/或发动机缸体。

根据第五方面，本发明涉及检查如上所述的冷却回路的冷却液体的方法，所述方法包括使用所述传感器测量所述液体的物理和/或化学性质基准的步骤。优选地，所述测量在机动车辆进行的两次行程之间发生。

附图说明

通过阅读借助非限制性示例并参考附图给出的以下描述，将更好地理解本发明，且本发明的其他细节、特征和优势将显而易见，在附图中：

图1a示出了根据本发明的冷却回路的示例；

图1b示出了根据本发明的冷却回路的第二示例；

图1c示出了根据本发明的冷却回路的第三示例；

图1d示出了根据本发明的冷却回路的第四示例；

图2示出了折射率、声速和密度随水/甲醇混合物中的溶质质量浓度的变化的演变；

图3示出了折射率随水/乙二醇混合物中的溶质质量浓度的变化的演变；

图4示出了黏度随水/乙二醇混合物中的溶质质量浓度的变化的演变；

图5示出了电导率随水/乙二醇混合物中的溶质质量浓度的变化的演变；

图6示出了根据本发明第一实施例的冷却散热器的等距视图：全视图(图6a)和详细视图(图6b)；

图7示出了图6中的不同地装备的冷却散热器的等距视图：全视图(图7a)和细节视图(图7b)；

图8示出了根据本发明第二实施例的冷却散热器的局部视图：爆炸视图(图8a)和装配视图(图8b)；

图9示出了根据本发明的冷凝器的等距视图；

图10示出了根据本发明的增压空气冷却器的等距视图；

图11示出了根据本发明的电池冷却器的等距视图：全视图(图11b)和细节视图(图11a)。

具体实施方式

参考图1a-1d，本发明涉及特别地用于机动车辆的冷却回路100、200、300、400。所述回路配置为允许冷却液体和一种或多种待冷却流体之间的热交换。

特别地，所述冷却液体由包含溶剂(例如水)、溶质(例如乙二醇或甲醇)和/或防腐蚀添加剂的混合物形成。这些各种成分以标定质量分数存在于冷却液体中以确保所述冷却液体的性能。

对于包含水/乙二醇混合物或水/甲醇混合物的冷却液体，溶质标定质量分数在40至50％的量级。该质量分数随时间的变化导致防冻性能的损失和冷却液体的过热，以及冷却回路的广泛腐蚀。

为了防止这些故障，本发明提出检查冷却液体的品质。之后取决于检查操作揭示的损坏本质，若必要可以采取纠正措施。通过监测所述液体的一定数量的物理和/或化学性质的演变来检查冷却液体的品质，所述物理和/或化学性质有利地代表所述液体的成分的质量分数的变化。以这种方式，可检查所述液体。

根据本发明，冷却回路包括至少一个嵌入式传感器10，其至少部分定位为与冷却液体接触。

特别地，传感器10配置为提供与所述冷却液体的至少一个物理和/或化学性质相关的至少一个基准。此外，传感器10包括探针11，探针11配置为由流动和/或静止的冷却液体浸浴。所述探针11有利地具有减小的尺寸，并且可以是流通型或芯片实验室型。应注意的是，芯片实验室型探针比流通式探针更紧凑、更准确。

被传感器10瞄定的物理和/或化学性质包括冷却液体的折射率、密度、电导率、氢电势和/或黏度，和/或声、特别是超声穿过所述液体的传播速度。

特别地，冷却液体的氢电势的测量提供了关于所述液体的整体品质的信息，并且给出防腐蚀添加剂的浓度的指示。因此，在9至10之间的氢电势表示冷却液体质量良好。另一方面，小于8的氢电势表示已经消耗了大部分的防腐蚀剂，并且有必要添加更多的防腐蚀剂至冷却液体。此外，如果氢电势低于7，则表明冷却液体严重氧化。在这种情况下，建议在第一次排空和冲洗冷却回路后替换冷却液体。

至于折射率、电导率、黏度、密度和声速，其关于冷却液体的测量使得可以确定所述冷却液体的溶质质量浓度。

图2示出了对于包含水作为溶剂和甲醇作为溶质的混合物的冷却液体，折射率、声速和密度随溶质质量浓度的变化的演变。在此，折射率和密度相对于溶质质量分数遵循线性演变，折射率的演变不是很明显。此外，声速展示了随溶质质量浓度的变化明显的演变，其在大约30％的溶质质量浓度时具有最大值。在该最大值附近，对于同样的声速值存在两个溶质质量浓度值。

为了区分这两个溶质质量浓度值，需要使用一条曲线示出另一个物理和/或化学性质随溶质质量分数的变化的演变。

图3至5示出了对于包括水作为溶剂和甲醇作为溶质的混合物的冷却液体，折射率、黏度和电导率关于溶质质量分数的演变。

参考图3，折射率随溶质质量浓度的变化的演变是线性的，并且在质量浓度的整个变化范围内保持非常受限。

参考图4，黏度随溶质质量浓度的变化的演变遵循幂律，在较低溶质质量浓度范围内略微增加，在较高溶质质量浓度范围内显著增加。应注意的是，混合物的温度越低，粘度增幅在较高溶质质量浓度范围内越大。

折射率和黏度在溶质质量浓度的某些变化范围内改变很小，如果折射率和黏度将在要在本发明的情境中用为感兴趣的物理和/或化学性质，则要求传感器探针具有相当高水平的精度。

另一方面，将电导率瞄定为感兴趣的物理性质的传感器不需要这样水平的精度。实际上，如图5所示，电导率随溶质质量浓度的演变在所述质量浓度的整个变化范围内是明显的。然而，在约为15％的溶质质量分数附近存在第一峰，在约为90％的溶质质量分数附近存在第二峰。在每个峰附近，对于相同的电导率的值，两个溶质质量浓度值共存。

为了区分这两个溶质质量浓度值，需要使用一条曲线示出随溶质质量分数的变换的另一个物理和/或化学性质的演变。

有利地，根据本发明，溶质质量分数的值通过将示出电导率和黏度随溶质质量分数的变化的演变的曲线考虑在内来确定。这两个量的组合使用在广泛的数值范围内提供了可靠的质量分数结果。

应注意，冷却液体的电导率优选地使用配备有流通型探针的传感器来测量。冷却液体的密度和折射率，以及超声穿过所述冷却液体传播的速度，优选地使用配备有芯片实验室型探针的传感器来测量。

与传感器相互作用的微处理器基于所述冷却液体的物理和/或化学性质基准来计算冷却液体的溶质质量分数的值。特别地，微处理器通过对线性方程组求逆来处理，该线性方程组将由一个或多个传感器提供的冷却液体的一个或多个物理和/或化学性质与所述冷却液体的溶质质量分数相关联。

有利地，所述微处理器嵌入在冷却回路中，并通过连接电缆或任何数据传输方式连接到传感器。

再次参考附图1a-1d，所述冷却回路100、200、300、400包括至少一个热交换器9，在所述至少一个热交换器中，热量在冷却液体和待冷却流体之间传递。所述交换器9选自冷却散热器9F(图1a至1d)、再循环气体冷却器9A(图1a，1c)、加热散热器9B(图1b)、水冷凝器9C(图1c)、电池冷却器9D(图1d)或水增压空气冷却器9E(图1a和1c)。此外，所述冷却回路100、200、300、400可包括至少一个部件4和至少一个流体连接管线。

在如上所述的冷却回路100、200、300、400中，根据本发明的传感器10可以定位在任何热交换器9上，或定位在部件4或其中一个部件4上，或者定位在管线或其中一个管线上。特别地，在嵌入热交换器中的一个上的位置中，传感器10优选地位于所述交换器的下游3。然而，所述交换器的上游位置2仍然是可行的。所述回路100、200、300、400还可以在所述回路上的几个点处配备有传感器。

更具体地，图1a示出了包括冷却散热器9F、再循环气体冷却器9A和增压空气冷却器9E的冷却回路100。所述回路100还包括阀4A，其用于控制冷却液体在交换器9A、9E、9F之间的流通。在该冷却回路100中，传感器10优选安装在再循环气体冷却器9A的入口2或出口3处。然而，传感器10可以安装在冷却散热器9F或增压空气冷却器9E上。此外，传感器10可以安装在控制阀4A上，在将交换器9A、9E、9F连接在一起的一个或多个管线上或将所述交换器连接到控制阀4A的一个或多个管线上。

图1b示出了冷却回路200，其包括冷却散热器9F和加热散热器9B，每个散热器通过位于上游5和下游1的管线与发动机气缸盖和/或发动机缸体(未示出)连通。冷却回路200还包括冷却液体驱动泵4B和膨胀容器4C，所述驱动泵定位在加热散热器9B和冷却散热器9F之间。如前述回路示例，传感器10可以定位在部件4A、4C中的任一个和/或形成冷却回路200的散热器9F、9B中的任一个中。在此，传感器10优选地安装在冷却散热器9F的出口3处。

图1c示出了冷却回路300，其包括冷却散热器9F、水增压冷却器9E、再循环气体冷却器9A和水冷凝器9C。每一个所述交换器9A、9C、9E、9F可配备有传感器10。在此，传感器10优选地安装在再循环气体冷却器9A的入口2或出口3处。

图1d示出了冷却回路400，其包括冷却散热器9F和电池冷却器9D，冷却散热器9F和电池冷却器9D每个可配备有传感器10。在此，传感器10优选地安装在电池冷却器9D的入口2或出口3处。

图6a示出了上述冷却回路200的冷却散热器20。散热器20包括热交换束，以及在所述束的任一侧上用于流通冷却液体的集箱21。这里，所述集箱21中的一个具有被构造成接纳传感器10的侧向开口。

为此，传感器10包括螺纹颈部12和头部13，螺纹颈部12与所述集箱21的侧向开口中的攻丝孔配合，头部13用于关闭所述侧向开口。特别地，所述颈部12承载探针11，探针11通过借助于连接电缆14连接到微处理器而与冷却液体接触。所述电缆穿过传感器10的所述头部13。有利地，传感器10的螺纹颈部12和头部13形成单个主体。

这样形成的传感器10可以容易地与现存的冷却散热器的集箱21相关联，前提是所述集箱具有几何形状与所述传感器的几何形状互补的开口。因此，这样的传感器执行关闭集箱21的功能。

然而，如果不需要在冷却散热器20的集箱21中的传感器的存在，则可以使用没有除了关闭之外的功能的盖10来关闭所述集箱21的侧向开口。这样的盖10在图7中示出。

图8示出了冷却散热器20的另一实施例。在此，集箱21具有连接管22，该连接管22设计为为了流体连接的目的而容纳回路200的软管。连接法兰30可逆地插入集箱21的连接管22和软管之间。根据所示的实施例，所述法兰包括与软管接合的凸出部分31和接收连接管22的凹入部分32。

连接法兰30承载用于测量冷却液体的物理和/或化学特性的传感器10。特别地，传感器10通过所述法兰中的横向开口垂直于法兰30的纵向轴线安装。

因此，安装在可拆卸连接法兰30上的传感器10可以容易地与现有散热器20的集箱21之一相关联，并因此结合冷却回路。

将传感器安装在可拆卸连接法兰上的原理可以应用在不同类型的热交换器上，特别是在水冷凝器40(图9)或水增压空气冷却器50(图10)或电池冷却器60(图11)上。由所述法兰和所述传感器形成的组件可以安装在与延伸穿过所述交换器的冷却线路的入口和/或出口相关联的连接管上。