CN102705059A - 内燃机机械自动离合器冷却水泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机离合器冷却水泵。特别是一种机械自动离合器冷却水泵及其控制方法，通过在冷却水泵中应用非电控的机械自动离合器而改进内燃机燃油效率与减少排放。由于机械自动离合器水泵自身具有传感器与传动件实现了机械化自动控制离合器来完成控制水泵在高温下全功率工作，低温下小功率工作或者停止工作而减少消耗内燃机功率，并且在控制过程中无须任何外部电子设备与系统参与，这样可以为大量的已上市的内燃机实行节能与环保技术改造，并且更适用于新研发的内燃机以很低成本实现最新的节能与环保技术要求。

Description

内燃机机械自动离合器冷却水泵

(一)技术领域

本发明涉及一种内燃机离合器冷却水泵。特别是一种机械自动离合器冷却水泵及其控制方法，通过在冷却水泵中应用机械自动离合器而改进内燃机燃油效率与减少排放。

(二)背景技术

现在已有的内燃机离合器冷却水泵技术，均是采用以温度、内燃机转速及其他传感器测出内燃机冷却液温度及内燃机转速、油门位置、加热器的状态与变化，处理器再按标定好的控制程序中的温度与操作对应关系来确定电磁离合器是否执行分离或接合操作的系统性组成与控制方法。如专利申请号为：200910246309.3的专利《离合器冷却水泵、其控制系统以及其控制方法》。

现有的控制系统与方法，虽然能有效的控制冷却水泵工作状态，达到改进燃油效率与控制排放的目的，但却存在着如下问题难以解决：

1、电控系统及电磁离合器在工作时必须要消耗电能源，从而一定程度抵消采用电磁离合器技术带来的燃油消耗与排放降低产生的益处。

2、为固定安装电磁离合器，要在冷却水泵壳体结构上增加较多的电磁线圈安装与电源接头插接件安装的结构质量，并且电磁离合器本身就有较大的质量，从电控系统到电磁离合器之间的线束也有相当的质量增加，这样电磁离合器冷却水泵总成的质量大幅增加，一般是原冷却水泵质量的1.5-4倍，从而较大幅度增加内燃机的总成质量，并相应带来使用这种内燃机的车辆在运行时能源消耗与排放的增加，同样在一定程度上抵消采用电磁离合器技术带来燃油与排放降低带来的益处。

3、电磁离合器冷却水泵必须要有电控系统的支持与控制，不能独立工作。这样会导致在没有新型的能支持电磁离合器冷却水泵工作的内燃机上实现这样的节能技术成本过高，从而对容量巨大的已生产的没有支持电磁离合器的内燃机，难以使用电磁离合器技术进行节能与环保改造。

4、电磁离合器冷却水泵在电磁线圈工作时有电磁场产生，对环境、人员其他设备有一定危害要进行电磁兼容试验并设计屏蔽装置。

(三)发明内容

因此本发明的目的，就是提供一种不需要电控系统控制的，无须连接电缆的，工作时不需消耗电能的，工作时不产生电磁场并且质量比电磁离合器冷却水泵增加很少的新型离合器冷却水泵-机械自动离合器冷却水泵。

本发明的目的是这样实现的：在本发明中的自动离合器冷却水泵，包括装在冷却水泵壳体内的冷却水泵轴承与冷却水泵轴，机械密封、装在冷却水泵轴一端的冷却水泵旋转推进器叶轮，安装在冷却水泵轴另一端部的由传动轮，离合器轴承、离合器轴承安装套、主动摩擦盘与从动摩擦盘、可把主从动摩擦盘压紧的压紧件及离合器壳盖构成的离合器，其特征在于：控制离合器分离与接合的传动件与驱动传动件的随温度变化而体积或形状变化的温度传感器，按温度传感器安装于推进器叶轮一端的方向，安装在冷却水泵轴的内孔中。

装在水泵轴内孔中且位于推进器叶轮端的温度传感器，与冷却液相接触，具有快速感应水温变化而发生体积或形状变化的能力，在水温低于离合器接合温度时，其变化小于驱动传动件完成压紧主、从动摩擦盘移动压紧在一起所需的移动量与压力，故离合器不能接合；当水温达到离合器设计接合温度时，温度传感器体积或形状变化到压紧离合器的主动摩擦盘与从动摩擦盘的体积或形状，并且通过传动件使主、从动摩擦盘间达到设计压紧力，离合器接合；随着水温的不断升高，传感器通过传动件压紧主动与从动摩擦盘的力量不断增加，推进器叶轮的转速与转矩不断增加，直到设计的最大值。

由于机械自动离合器水泵自身具有传感器与传动件实现了机械化自动控制离合器来完成控制水泵在高温下全设计功率工作，低温下小功率工作或者停止工作而减少消耗内燃机功率，并且在控制过程中无须任何外部电子设备参与，这样实现了不需要电控系统控制的，无须连接电缆的，工作时不需消耗电能的，工作时不产生电磁场并且质量比电磁离合器冷却水泵增加小很多的新型离合器冷却水泵的发明目的。

(四)附图说明

图1是本发明的一种实施方式结构与组成的剖视图。

图2是本发明实施方式与组成的轴测图。

(五)具体实施方式

下面接合图1与图2，说明本发明具体的实施方式。

图1所示的实施方式结构与组成的剖视图，即一种机械自动离合器冷却水泵总成的剖视图。

在本发明的机械自动离合器冷却水泵实施示例中，首先是以石蜡4为感温材料装于传感器波纹管壳体5与传动件7一端密封件3之间组成的温度传感器为准进行的结构描述；其次是一种以3个主动摩擦盘12与3个从动摩擦盘13构成的多盘式离合器。因此应当意识到：其一，作为随温度体积或形状能发生较大变化并能因此而引起压力变化的，可作为温度传感器的材料与结构形式还有很多，比如说在传感器波纹管壳体5与传动件7一端密封件3之间用乙醚代替石蜡4，又比如温度记忆合金也是具有符合使用要求的材料等；其二，要注意到离合器的形式是多样化的，有单盘式的，多盘式的，牙嵌式的等等，从而表明本说明书并非旨在将本发明限制为这一种例示性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些例示性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式，修改形式及等价形式及其它实施方案。

本发明的机械自动离合器冷却水泵实施示例图1中，包括装在冷却水泵壳体1内的冷却水泵轴承20与冷却水泵轴6，机械密封8、装在冷却水泵轴6一端的冷却水泵旋转推进器叶轮2，安装在冷却水泵轴6另一端部的由一端有阻挡端面的内花键槽21的传动轮19，装在冷却水泵轴6上通过轴用卡环9固定离合器轴承10的、一端带有均布开口槽22的轴承安装套18、与传动轮19一端有阻挡端面的内花键槽21径向嵌入轴向滑动的主动摩擦盘12及与轴承安装套18均布开口槽22径向嵌入轴向滑动的从动摩擦盘13、在轴承安装套18均布开口槽22中径向嵌入轴向滑动，并用螺母与一端装有密封件3的传动杆7安装在一起，可把主动摩擦盘12与从动摩擦盘13沿传动轮19中一端有阻挡端面的内花键槽21端面方向移动压紧而使离合器接合的，或在复位弹簧17作用下向离开一端有阻挡端面的内花键槽21端面方向移动而使主动摩擦盘12与从动摩擦盘13之间失去压紧力而使离合器分开的压紧件11及离合器壳盖15构成的多盘式离合器，其特征在于：控制离合器分离与接合的与传感器波纹管壳体5开口端焊在一起的传动件7与驱动传动件7的随温度变化而体积或形状变化的以石蜡4为感温材料装于传感器波纹管壳体5与传动件7一端密封件3之间组成的温度传感器，按温度传感器感温材料安装于推进器叶轮2一端的方向，安装在冷却水泵轴6的内孔中。

在本发明的机械自动离合器冷却水泵实施示例轴测图图2中，可以较直观地表达传动轮19一端有阻挡端面的内花键槽21径向嵌入的主动摩擦盘12及与轴承安装套18均布开口槽22径向嵌入的从动摩擦盘13分别在一端有阻挡端面的内花键槽21中、轴承安装套18均布开口槽22中径向嵌入与轴向滑动关系。

本发明实施示例的机械自动离合器水泵的工作过程如下：

在内燃机启动前，内燃机冷却液温度降至室温时，石蜡4变为固态，温度传感器波纹管壳体5回缩到原始的体积或形状最小状态，一端带有密封件3的传动杆7在温度传感器波纹管壳体5与复位弹簧17的作用下回到分离位置，用螺母16安装于传动杆前端的压紧件11随着传动杆7，在轴承安装套18的均布开口槽22中，按一端有阻挡端面的内花键槽21端面的相反方向移动，从而使主动摩擦盘12与从动摩擦盘13之间失去接触压力而不能产生摩擦力，离合器处于分离状态。

在内燃机启动后，当第1工作温度到达前，与传动轮19内花键槽滑动嵌入的主动摩擦盘12随传动轮19同步转动，但由于主动摩擦盘12与从动摩擦盘13之间是保持分离的未压紧状态，主动摩擦盘12与从动摩擦盘13之间只有随机的接触，处于一种半自由状态，接触-分离交替出现，而且接触的压力也非常小，因此冷却水泵推进器叶轮2以极低的转速与极小的扭矩在工作，这样冷却液只能在内燃机气缸附近极缓慢流动，实现对内燃机进行低功率热机，并防止内燃机局部过热的功能。

当内燃机气缸与水泵附近的冷却液第1设定工作温度到达时，温度传感器中固态石蜡4变为半固态，体积涨大。温度传感器波纹管壳体5伸长到设计温度对应长度状态，一端带有密封件3的传动杆7在半固态石蜡压力作用下，推动复位弹簧17压缩，用螺母16安装于传动杆前端的压紧件11随着传动杆7，在轴承安装套18均布开口槽22中按一端有阻挡端面的内花键槽21的端面方向移动，从而使主动摩擦盘12与从动摩擦盘13之间产生接触压力而产生摩擦力来传递力矩，离合器进入接合状态，冷却水泵推进器叶轮2以一个远低于传动轮19的转速工作，冷却液开始在内燃机冷却系统中流动。

在内燃机启动后，当温度传感器第2设定工作温度到达前，由于主动摩擦盘12与从动摩擦盘13是未完全压紧状态，水泵推进器叶轮2只能以低于传动轮19的转速工作。这是由于此时内燃机气缸远处的冷却液仍是低温的，当这部分冷却液在水泵推进器叶轮2的驱动下进入内燃机气缸附近时，又会出现低于冷却液第1工作温度的情况，这时需要机械自动离合器水泵尽快自动分离，以回到低功率热机模式，可以使新流进内燃机气缸附近的冷却液快速升温。

这样多次循环后，直至内燃机冷却系统中的冷却液全部达到冷却液第1工作温度以上，并最终达到温度传感器第2设定工作温度，温度传感器中固态石蜡4完全变为液态，体积完全涨大。温度传感器波纹管壳体5伸长到冷却液第2工作温度对应长度状态，主动摩擦盘12与从动摩擦盘13是完全压紧无相对滑动状态，水泵推进器叶轮2与传动轮19同步旋转，离合器因此达到了没计的最大力矩。

以上过程的组合，就是水泵在进行小功率热机状态到全功率冷却工作状态的不断交替，从而节省内燃机的功率占用，达到节能的目的。尤其要说明的是，这样的工作过程，不单是在内燃机启动阶段发挥节能作用，在内燃机各种使用条件下，一旦冷却液温度低于设定温度，机械离合器水泵就会自动分离，转入小功率热机状态，这种节能效果会更显著。

上面对本发明具体例示性实施方案所进行的描述是出于说明和描述的目的。这样的描述并不是毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的形式，显然，根据上述例示，很多改变和变化都是可能的。选择例示性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的例示性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (1)

1.一种内燃机机械自动离合器冷却水泵，包括装在冷却水泵壳体内的冷却水泵轴承与冷却水泵轴、机械密封，装在冷却水泵轴一端的冷却水泵旋转推进器叶轮，安装在冷却水泵轴另一端的由传动轮，装在冷却水泵轴上的离合器轴承安装套上的离合器轴承、离合器主动盘及从动盘以及可把主动盘与从动盘压紧或互相嵌入而使离合器接合的，或在复位弹簧作用下而使主动盘与从动盘之间失去压紧或脱开互相嵌入而使离合器分离的传动件与压紧件及离合器壳盖构成的离合器，其特征在于：控制离合器接合与分离的传动件与驱动传动件的随温度变化而体积或形状变化的温度传感器，安装在推进器叶轮一端冷却水泵轴的外端及内孔中。

Images