CN104265441A - 发动机水泵冷却装置和发动机冷却系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机水泵冷却装置，其包括水泵，于所述水泵的泵前而被设置的集水装置，以及于所述水泵的泵后而被设置的泵送管路；集水装置包括内部与水泵连通的壳体，在壳体上设有与壳体内部连通的、将发动机缸体水套内的冷却液输送至壳体内的进水管组，在壳体内设有由动力装置驱动而在壳体内部轴向移动的阀芯，在所述的阀芯上带有在随阀芯移动时对进水管组进行关闭或打开的进水阀组。通过将阀芯上的进水阀组设置成轴向移动形式，可有效的提高进水阀组运动时的稳定性，使回水管路的导通和关闭控制更加精确，确保了对发动机的冷却效果。同时，本发明还涉及具有该发动机水泵冷却装置的发动机冷却系统以及具有该系统的车辆。

Description

发动机水泵冷却装置和发动机冷却系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆发动机冷却技术领域，特别涉及一种发动机水泵冷却装置；同时，本发明还涉及具有该发动机水泵冷却装置的发动机冷却系统以及具有该系统的车辆。

背景技术

有效的控制发动机的热状态是降低发动机油耗、实现节能的重要途径。因此，发动机冷却系统应具备三个条件：其一是能够使发动机在设定的工作温度下运行；其二是各部件与传统系统相比不需要额外的能源；其三是能够立刻实现发动机暖机，使暖机过程中系统绝热。而在现有的发动机冷却系统中，其结构主要包括与发动机缸体水套相连的水泵冷却装置，该装置主要将冷却液于发动机缸体水套内的循环，以实现对发动机的冷却，具体来讲，现有的水泵冷却装置主要包括水泵，于水泵的泵前设置有集水装置，于水泵的泵后设置有与发动机缸体水套连通的泵送管路，其中，集水装置主要是与发动机缸体水套连通，以实现对发动机缸体水套内的冷却液的收集，而水泵则将集水装置中的冷却液通过泵送管路再次泵送给发动机缸体水套。

在上述的水泵冷却装置中，为了将发动机缸体水套中的冷却液引至集水装置中，需要在集水装置上设置进水管组，相应的，在集水装置内应设置有对进水管组进行导通或关闭的阀组，然而现有技术中由于阀组的结构设计中，有采用转动形式的阀组设计的，由于车辆在运行过程中的振动，容易导致阀组与进水管组的位置偏移，进而使进水管组的控制不够精确，进而影响了发动机的冷却效果。  

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机水泵冷却装置，以提高发动机的冷却效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机水泵冷却装置，包括水泵，于所述水泵的泵前而被设置的集水装置，以及于所述水泵的泵后而被设置的、与发动机缸体水套连通的泵送管路；所述的集水装置包括内部与水泵连通的壳体，在壳体上设有与壳体内部连通的、将发动机缸体水套内的冷却液输送至壳体内的进水管组，在壳体内设有由动力装置驱动而在壳体内部轴向移动的阀芯，在所述的阀芯上带有在随阀芯移动时对进水管组进行关闭或打开的进水阀组。

进一步的，在所述的壳体上设有连通于壳体内部与泵送管路之间的泵后回水管，所述的进水阀组包括固定在阀芯上的、因与阀芯的同步轴向运动而对所述的泵后回水管进行导通或关闭的泵后回水阀体。

进一步的，所述的进水管组包括暖风回水管、机冷回水管、散热器回水管以及与发动机缸体水套直接连通的小循环回水管；所述的进水阀组包括固定在阀芯上的、与暖风回水管对应的暖风阀体，与机冷回水管对应的机冷阀体，与散热器回水管对应的散热阀体，以及与小循环回水管对应的小循环阀体。

进一步的，所述的进水阀组为固定在阀芯上的阀片或内部中空且带有阀孔的球阀。

进一步的，所述的阀芯为可轴向移动的设置在壳体内的阀轴。

进一步的，所述的阀轴为平行设置的两根，所述的进水阀组分置在两根阀轴上。

相对于现有技术，本发明所述的发动机水泵冷却装置具有以下优势：

通过将阀芯上的进水阀组设置成轴向移动形式，可有效的提高进水阀组运动时的稳定性，使回水管路的导通和关闭控制更加精确，确保了对发动机的冷却效果。

本发明的另一个发明目的在于提供一种发动机冷却系统，包括发动机缸体水套，在发动机缸体水套上连接设有如上所述的发动机水泵冷却装置，所述的发动机水泵冷却装置的集水装置，通过回水组件与发动机缸体水套连通。

进一步的，所述的回水组件包括连通设置于发动机缸体水套与集水装置之间的散热器、机油冷却器、暖风芯体。

进一步的，在暖风芯体与集水装置之间连接设有电子辅助水泵；在发动机缸体水套与集水装置之间连接设有与暖风芯体和电子辅助水泵并联设置的增压器。

本发明的另一个发明目的在于提供一种车辆，该车辆搭载有上所述的发动机冷却系统。

所述发动机冷却系统和车辆与上述发动机水泵冷却装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为图1中阀芯上的进水阀组布置的结构示意图；

图3为本发明实施例二的连接结构框图；

图4为本发明实施例三的结构示意图；

图5为本发明实施例四的连接结构框图；

图6为本发明实施例五的结构示意图；

图7为图6的后视图；

图8为图6中阀芯上的进水阀组布置的结构示意图；

图9为本发明实施例六阀芯上的进水阀组布置的结构示意图；

图10为本发明实施例七阀芯上的进水阀组布置的结构示意图；

附图标记说明：

1-水泵，101-出口，102-泵送管路，2-集水装置，201-壳体，2011-上壳体；2012-下壳体，3-进水管组，301-暖风回水管，302-机冷回水管，303-散热器回水管，304-小循环回水管，305-泵后回水管，4-阀轴，41-第一阀轴，42-第二阀轴，401-暖风阀体，402-机冷阀体，403-散热阀体，404-小循环阀体，405-泵后回水阀体，406-支撑柱，5-发动机缸体水套，6-散热器，7-机油冷却器，8-暖风芯体，9-电子辅助水泵，10-增压器，11-膨胀水箱，12-连接板，13-阀孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种发动机水泵冷却装置，由图1所示，其结构包括水泵1，于水泵1的泵前而被设置的集水装置2，以及于水泵1的泵后而被设置的图中未示出的泵送管路，其中，集水装置2主要是用来容纳发动机缸体水套流出的冷却液，而水泵1则将集水装置2中的冷却液通过泵送管路再次泵送给发动机缸体水套，泵送管路与图1所示水泵1的出口101连通设置。

本实施例的集水装置2包括壳体201，壳体201内部中空且左侧密封设置，且于图1所示状态的壳体201右端，壳体201的内部与水泵1连通，以实现壳体201内的冷却液能够被输送至水泵1的内部。在壳体201上设有与壳体201内部连通的进水管组3，进水管组3用于将发动机缸体水套内的冷却液输送至壳体201内，在本实施例中，进水管组3包括暖风回水管301、机冷回水管302、散热器回水管303、与发动机缸体水套直接连通的小循环回水管304，以及连通于壳体201内部与泵送管路之间的泵后回水管305。

为了实现对各个回水管的导通或关闭的控制，在壳体201的中空内部设有带有进水阀组的阀芯，阀芯用于承载进水阀组并承接外部动力装置的直线驱动力，并在壳体201内沿壳体201的轴向运动，在阀芯带动进水阀组轴向运动时，进水阀组对各个回水管进行导通或关闭控制。本实施例中，阀芯采用轴状的阀轴4, 阀轴4与壳体201共轴线设置，且阀轴4探出壳体201的左端，由图中未示出的动力装置驱动，具有以自身轴线为轴的转动，动力装置可采用气缸等直线动力输出装置，而动力装置与阀轴4之间连接设有常规的连接结构，以使动力装置的直线输出动力能够传递给阀轴4。

进水阀组基于本实施例的进水管组3的数量及设置，由图2所示，对应于进水管组3，相应设置的进水阀组包括对应于暖风回水管301而设置的暖风阀体401，对应于机冷回水管302的机冷阀体402，对应于散热器回水管303而设置的散热阀体403，对应于小循环回水管304而设置的小循环阀体404，对应于泵后回水管305设置的泵后回水阀体405。各个阀体均采用阀片的结构形式，各阀片通过支撑柱406固定在阀轴4上，且各阀片沿阀轴4的周向外廓具有与壳体201的内表面相贴合的弧面。采用阀片的结构形式，对壳体201内的冷却液的阻力最小，且在阀片的轴向移动过程中，阀片与壳体201内壁之间的摩擦损失也较低，其响应性能更加。

如上各个阀片在随阀轴4轴向移动时的轴向长度，应满足如下要求：在阀轴4由动力装置驱动而移动，进而带动各阀体轴向移动时，当泵后回水阀体405将泵后回水管305逐步打开的过程中，其他各个阀体能够将各自对应的回水管路封堵，即此时只有泵后回水管305能够导通；当其他各个阀体任意其一将其对应的回水管路逐步打开时，泵后回水阀体405能够将泵后回水管305完全封堵以保持关闭状态。进一步的，对除了泵后回水管405外的其他回水管路以及各自对应的阀体来讲，暖风阀体401可在泵后回水管305被关闭的瞬间，能够将暖风回水管301打开，以使暖风回水管301被逐步打开；基于如上状态，在阀轴4继续轴向移动过程中，小循环阀体404将小循环回水管304逐步打开至全开的过程中，暖风回水管301能够始终保持打开状态；基于如上状态，阀轴4继续移动，散热阀体403逐步将散热器回水管303逐步打开的过程中，小循环阀体404能够将小循环回水管304逐渐关闭，并在散热阀体403将散热器回水管303全开时，小循环阀体404能够将小循环回水管304完全关闭，且在此过程中，暖风回水管301能够始终保持打开状态；基于如上状态，阀轴4继续移动过程中，机冷阀体402将机冷回水管302逐步打开至全开过程中，保持暖风回水管301以及散热器回水管303处于全开状态。

如上描述的各个回水管的逐步打开状态，是指各个回水管于壳体201内的管口受到各自对应的阀体封堵面积逐渐变小时的状态，也即各个阀体移离各自对应的回水管过程；而各个回水管全开是指各个回水管不受到各自对应的阀体的封堵，也即各个阀体完全移离各自对应的回水管时的状态，此时，其流通面积达到最大值；相反的，各个回水管逐步关闭过程，是指各个回水管受到各自对应的阀体封堵面积逐渐增大的过程。

实施例二

本实施例涉及一种发动机冷却系统，其是对实施例一所述的发动机水泵冷却装置的一种应用，如图3中示意出了本实施例结构中的发动机缸体水套5，实施例一的发动机水泵冷却装置则与发动机缸体水套5相连。具体来讲，发动机水泵冷却装置的集水装置2，通过回水组件与发动机缸体水套5连通。在本实施例中，回水组件主要包括连通于发动机缸体水套5出水端的散热器6、机油冷却器7、暖风芯体8，以及连接于回水组件与发动机缸体水套5之间、回水组件与集水装置2之间的管路。

其中，由图3所示，发动机缸体水套5的第一路冷却液输送管路经由机油冷却器7与进水管组3中的机冷回水管302连通；第二路冷却液输送管路经直接与小循环回水管304连通；第三路冷却液输送管路经散热器6后与散热器回水管303连通；第四路冷却液输送管路经由暖风芯体8、与暖风芯体8串接的电子辅助水泵9，连通于暖风回水管301上，此外，在与暖风芯体8和电子辅助水泵9串联的通路上，并联设置有增压器10，通过增压器10和电子辅助水泵9的设置，在发动机冷起动而暖风回水管301关闭时，可以利用增压器的热量给暖风芯体8加热，使暖风效果更佳。与水泵1出口相连的泵送管路102直接与发动机缸体水套5的进水口相连通，基于该连通，本实施例中的泵后回水管305则连通在泵送管路102上。此外，本实施例还包括与发动机缸体水套5相连的膨胀水箱11。

如上的发动机冷却系统，其控制方法如下：

a、在发动机冷起动时，动力装置驱动阀轴在壳体201内移动，以使泵后回水阀体405将泵后回水管305导通，同时使暖风阀体401将暖风回水管301关闭，机冷阀体402将机冷回水管302关闭，散热阀体403将散热器回水管303关闭，小循环阀体404将小循环回水管304关闭。此时，发动机缸体水套5中的冷却液不能流动，发动机机体温度快速升高；

b、在发动机升温时，动力装置驱动阀轴在壳体201内继续移动，以使进水阀组将进水管组逐步打开的同时，使泵后回水阀体405将泵后回水管305关闭。具体来讲，其包括如下步骤：

b1、当发动机内冷却液温度上升时，动力装置驱动阀轴在壳体201内移动，以使暖风阀体401将暖风回水管301逐步打开至全开，同时使泵后回水管305关闭；

b2、当发动机内冷却液温度继续上升时，动力装置驱动阀轴在壳体内继续移动，以使小循环阀体404将小循环回水管304逐步打开至全开，同时保持暖风回水管301处于打开状态；

b3、当发动机内冷却液温度继续上升时，动力装置驱动阀轴在壳体201内继续移动，以使散热阀体403将散热器回水管303逐步打开至全开，同时驱使小循环阀体404将小循环回水管304逐步关闭，而暖风回水管301保持打开状态；当散热器回水管303全开状态时，小循环回水管304被完全关闭；

b4、当发动机内冷却液温度继续上升时，动力装置驱动阀轴在壳体201内继续移动，以使机冷阀体402将机冷回水管302逐步打开至全开，同时暖风回水管301以及散热器回水管303保持打开状态。

如上的技术方案中，通过各阀体采用阀片的形式，降低了整体的质量，使集水装置内的冷却液所受阻力尽可能的降低，且阀片组在运动时的摩擦损失较小，提高了整个装置的响应性，此外，通过增设泵后回水管305，使得发动机冷启动时，其他回水管关闭的情况下，使发动机机体的温度能够得到快速提升；此外，当发动机缸体水套内的冷却液不能流动时，水泵的泵前压力较低现象随着泵水能力的增压，会越来越明显，水泵有可能发生气蚀，对叶轮造成损坏，而本发明的由于增设了泵后回水管，确保了泵前压力保持在合理的范围内。

实施例三

本实施例同样涉及一种发动机水泵冷却装置，由图4所示，其与实施例一基本相同，不同之处在与本实施例中进水管组3中仅包含与壳体201连通的暖风回水管301、机冷回水管302、散热器回水管303、与发动机缸体水套直接连通的小循环回水管304，省去了泵后回水管；相应的阀片组中，同样省去了泵后回水阀体。

实施例四

本实施例涉及一种发动机冷却系统，其结构中包含有实施例三所述的发动机水泵冷却装置，由图5所示，本实施例的发动机冷却系统，与实施例二基本相同，不同之处在于不涉及泵后回水管的设置及连接。而该冷却系统在控制时，相对于实施例二来讲，也不涉及步骤a中关于泵后回水管的控制。

实施例五

本实施例同样涉及一种发动机水泵冷却装置，如图6结合图7所示，其结构与实施例六基本相同，不同之处在于集水装置的壳体分为上壳体2011和下壳体2012，上壳体2011和下壳体2012于二者右方进行交汇连通并最终与水泵1内部连通；如图8所示，阀轴适应的包括置于上壳体2011内的第一阀轴41和第二阀轴42，第一阀轴41和第二阀轴42的左端于图6所示状态，分别由上壳体2011和下壳体2012内穿出后，同时连接于由动力装置驱动而进行直线运动的连接板12上，通过连接板12，可以实现第一阀轴41和第二阀轴42的同步运动，即通过连接板12实现第一阀轴和第二阀轴的传动比为1:1。

对应于各个回水管路的阀体则同样通过支撑柱406的固定而分置在第一阀轴41和第二阀轴42上。具体来讲，如图8所示，在第一阀轴41上固定设有机冷阀体402和小循环阀体404，第二阀轴42上固定设有泵后回水阀体405、暖风阀体401以及散热阀体403，各阀体的轴向长度同样满足实施例一中各个回水管导通和关闭的控制需求。

通过将壳体分为两个壳体的分体结构以及对应的将各个阀体分置在不同的壳体内，可以有效的缩小本装置的体积，便于车辆的布置，同时，可进一步的提高响应性。此外，基于本实施例的结构，也可将泵后回水管以及泵后回水阀体去除，以使其适合实施例四所述的冷却系统的使用。

实施例六

本实施例同样涉及一种发动机水泵冷却装置，其壳体以及固连在壳体上的回水管路与实施例一完全相同，与实施例一不同之处在于置于壳体内的阀芯结构，如图9所示，本实施例中的阀芯结构为一内部中空设置的圆筒，该圆筒可看做是各个阀体采用带有阀孔13的球阀而整体结合而成，圆筒的内部与水泵连通。对应于各个回水管路，分别设有阀孔13，各阀孔13在与回水管路有重合时，对应的该管路被导通，而各个阀孔13与各自对应的回水管路的管口无重合时，则该回水管路处于关闭状态。各个阀孔沿圆筒轴向上的长度，同样满足实施例一中的需求，在此不再赘述。

此外，基于本实施例的结构，也可将泵后回水管以及泵后回水阀体去除，以使其适合实施例四所述的冷却系统的使用。

实施例七

本实施例同样涉及一种发动机水泵冷却装置，其壳体以及固连在壳体上的回水管路与实施例五完全相同，即壳体采用双层壳体，与实施例五不同之处在于置于上壳体和下壳体内的阀芯及进水阀组的结构。如图10所示，本实施例的阀芯及进水阀组的结构形式与实施例六类似，阀芯采用两个阀轴，即第一阀轴41和第二阀轴42，第一阀轴41和第二阀轴42内部中空设置，且第一阀轴41和第二阀轴42于同一侧固定连接有由动力装置驱动的连接板12。第一阀轴41的外径略小于上壳体的内径，第二阀轴42的外径略小于下壳体的内径，而各个阀轴可以看做是各个阀体采用带有阀孔13的球阀整体结合而成，对应于各个回水管路的第一阀轴41和第二阀轴42上，分别设有阀孔13。各个阀孔沿圆筒轴向上的长度，同样满足实施例一中的需求。此外，基于本实施例的结构，也可将泵后回水管以及泵后回水阀体去除，以使其适合实施例四所述的冷却系统的使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机水泵冷却装置，包括水泵（1），于所述水泵（1）的泵前而被设置的集水装置（2），以及于所述水泵（1）的泵后而被设置的、与发动机缸体水套（5）连通的泵送管路（102）；其特征在于：所述的集水装置（2）包括内部与水泵（1）连通的壳体（201），在壳体（201）上设有与壳体（201）内部连通的、将发动机缸体水套（5）内的冷却液输送至壳体（201）内的进水管组（3），在壳体（201）内设有由动力装置驱动而在壳体（201）内部轴向移动的阀芯，在所述的阀芯上带有在随阀芯移动时对进水管组（3）进行关闭或打开的进水阀组。

2.根据权利要求1所述的发动机水泵冷却装置，其特征在于：在所述的壳体（201）上设有连通于壳体（201）内部与泵送管路（102）之间的泵后回水管（305），所述的进水阀组包括固定在阀芯上的、因与阀芯的同步轴向运动而对所述的泵后回水管（305）进行导通或关闭的泵后回水阀体（405）。

3.根据权利要求1或2所述的发动机水泵冷却装置，其特征在于：所述的进水管组（3）包括暖风回水管（301）、机冷回水管（302）、散热器回水管（303）以及与发动机缸体水套（5）直接连通的小循环回水管（304）；所述的进水阀组包括固定在阀芯上的、与暖风回水管（301）对应的暖风阀体（401），与机冷回水管（302）对应的机冷阀体（402），与散热器回水管（303）对应的散热阀体（403），以及与小循环回水管（304）对应的小循环阀体（404）。

4.根据权利要求3所述的发动机水泵冷却装置，其特征在于：所述的进水阀组为固定在阀芯上的阀片或内部中空且带有阀孔（13）的球阀。

5.根据权利要求4所述的发动机水泵冷却装置，其特征在于：所述的阀芯为可轴向移动的设置在壳体（201）内的阀轴（4）。

6.根据权利要求5所述的发动机水泵冷却装置，其特征在于：所述的阀轴（4）为平行设置的两根，所述的进水阀组分置在两根阀轴上。

7.一种发动机冷却系统，包括发动机缸体水套，其特征在于：在发动机缸体水套（5）上连接设有如权利要求1所述的发动机水泵冷却装置，所述的发动机水泵冷却装置的集水装置（2），通过回水组件与发动机缸体水套（5）连通。

8.根据权利要求7所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述的回水组件包括连通设置于发动机缸体水套（5）与集水装置（2）之间的散热器（6）、机油冷却器（7）、暖风芯体（8）。

9.根据权利要求8所述的发动机冷却系统，其特征在于：在暖风芯体（8）与集水装置（2）之间连接设有电子辅助水泵（9）；在发动机缸体水套（5）与集水装置之间（2）连接设有与暖风芯体（8）和电子辅助水泵（9）并联设置的增压器（10）。

10.一种车辆，其特征在于该车辆搭载有如权利要求7所述的发动机冷却系统。