CN104314660A - 电控可变流量发动机冷却水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控可变流量发动机冷却水泵，它包括：泵体，苯体具有泵壳，泵壳内设置有连接其进口和出口的泵腔；导向轮，其安装在泵壳上，并位于泵腔的内部；多个可变叶片，可变叶片安装在导向轮上，并且可在导向轮上摆动；执行部件，其与多个可变叶片传动连接以便当执行部件动作时，其驱动多个可变叶片摆动；电子控制系统，该电子控制系统与执行部件相控制连接以便其用于根据相应的传感信号产生相应的执行信号控制执行部件的动作。本发明能够使水泵流量具有连续可调功能，从而不仅能够满足发动机运行工况的冷却液需求，而且能够减少功率消耗，降低燃油消耗和排放量。

Description

电控可变流量发动机冷却水泵
技术领域
本发明涉及一种电控可变流量发动机冷却水泵，属于发动机冷却系统中水泵设计技术领域。
背景技术
目前，冷却水泵是根据发动机最高热负荷进行流量设计的，由于这样的设计原则，以及发动机与水泵之间固定的传动比，以至于在大多数运行工况点给发动机输送的冷却液流量太大，造成过多的能量损失，同时也意味着冷却水泵消耗了不必要的功率。此外，在发动机冷启动后的最初几分钟内，冷却水泵不需要提供冷却能力，以便缩短发动机的预热时间，减少废气排放。依此，依据发动机工作时的冷却需求来提供冷却液流量，不仅能够减少发动机燃油消耗，也可以有效改善排放。目前改变水泵流量主要依靠离合器进行调节，无法实现流量的连续可调。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电控可变流量发动机冷却水泵，它能够使水泵流量具有连续可调功能，从而不仅能够满足发动机运行工况的冷却液需求，而且能够减少功率消耗，降低燃油消耗和排放量。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电控可变流量发动机冷却水泵，它包括：
泵体，苯体具有泵壳，泵壳内设置有连接其进口和出口的泵腔；
导向轮，其安装在泵壳上，并位于泵腔的内部；
多个可变叶片，可变叶片安装在导向轮上，并且可在导向轮上摆动；
执行部件，其与多个可变叶片传动连接以便当执行部件动作时，其驱动多个可变叶片摆动；
电子控制系统，该电子控制系统与执行部件相控制连接以便其用于根据相应的传感信号产生相应的执行信号控制执行部件的动作。
进一步提供了一种电子控制系统的具体结构以便满足其根据发动机的冷却液温度、负荷和转速来连续调节水泵流量的目的，电子控制系统包括：
水温传感器，用于采集发动机的冷却液温度参数；
节气门位置传感器，用于采集发动机的负荷参数；
转速传感器，用于采集发动机的转速参数；
控制器，所述的水温传感器的信号输出端、节气门位置传感器的信号输出端和转速传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端相连接，所述的执行部件的控制输入端与控制器的信号输出端相连接，该控制器用于根据水温传感器所传递的冷却液温度参数、节气门位置传感器所传递的负荷参数和转速传感器所传递的转速参数产生相应的执行信号并将其传递给执行部件驱动执行部件相应的动作。
进一步提供了一种执行部件的具体结构以便其能够驱动可变叶片在导向轮上摆动，执行部件包括：
摆动盘，其可旋转地支承在泵壳上；
执行器，其通过传动机构与摆动盘传动连接以便执行器驱动摆动盘在泵壳上旋转；
多个摆动杆，一个摆动杆对应一个可变叶片，摆动杆的一端滑配在摆动盘上，另一端穿过导向轮后与相对应的可变叶片固定连接，所述的摆动杆上与可变叶片相连接的一端在导向轮上旋转。
进一步提供了一种传动机构的具体结构以便实现其驱动摆动盘在泵壳上旋转的功能，传动机构包括设置在执行器上的调节螺杆和设置在摆动盘上的摆动齿部，调节螺杆与摆动齿部相传动啮合。
进一步提供了一种泵体的具体结构以便合理安排导向轮以及可变叶片在泵体内的位置，泵体还具有叶轮、旋转轴和驱动旋转轴旋转的驱动件，旋转轴可旋转地支承在泵壳上，叶轮套装在旋转轴上，叶轮位于泵腔的内部，所述的导向轮位于叶轮的外围。
采用了上述技术方案后，可变叶片的角度的变化通过与可变叶片相连的摆动杆的摆动来实现，而摆动杆的一端嵌入摆动盘的槽，也就是滑配在摆动盘中，执行器上的调节螺杆是与摆动盘的摆动齿部啮合的，电子控制系统根据发动机的热负荷状况，给执行器发出执行信号，该执行信号可以是脉冲宽度调制信号，执行器通过调节螺杆使摆动盘正向或反向旋转，带动摆动杆在导向轮上转动，从而实现可变叶片角度的变化，改变流通截面积，起到增减冷却液质量流量的效果，从而控制水泵的流量，减少了施加在旋转轴上的驱动力力矩，降低了水泵的功耗，它能够使水泵流量具有连续可调功能，从而不仅能够满足发动机运行工况的冷却液需求，而且能够减少功率消耗，降低燃油消耗和排放量。
附图说明
图1为本发明的电控可变流量发动机冷却水泵的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明的电子控制系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2、3所示，一种电控可变流量发动机冷却水泵，它包括：
泵体，苯体具有泵壳5，泵壳5内设置有连接其进口和出口的泵腔51；
导向轮2，其安装在泵壳5上，并位于泵腔51的内部；
多个可变叶片1，可变叶片1安装在导向轮2上，并且可在导向轮2上摆动；
执行部件，其与多个可变叶片1传动连接以便当执行部件动作时，其驱动多个可变叶片1摆动；
电子控制系统，该电子控制系统与执行部件相控制连接以便其用于根据相应的传感信号产生相应的执行信号控制执行部件的动作。
如图3所示，电子控制系统包括：
水温传感器，用于采集发动机的冷却液温度参数；
节气门位置传感器，用于采集发动机的负荷参数；
转速传感器，用于采集发动机的转速参数；
控制器，所述的水温传感器的信号输出端、节气门位置传感器的信号输出端和转速传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端相连接，所述的执行部件的控制输入端与控制器的信号输出端相连接，该控制器用于根据水温传感器所传递的冷却液温度参数、节气门位置传感器所传递的负荷参数和转速传感器所传递的转速参数产生相应的执行信号并将其传递给执行部件驱动执行部件相应的动作。
如图1、2所示，执行部件包括：
摆动盘4，其可旋转地支承在泵壳5上；
执行器12，其通过传动机构与摆动盘4传动连接以便执行器12驱动摆动盘4在泵壳5上旋转；
多个摆动杆3，一个摆动杆3对应一个可变叶片1，摆动杆3的一端滑配在摆动盘4上，另一端穿过导向轮2后与相对应的可变叶片1固定连接，摆动杆3上与可变叶片1相连接的一端在导向轮2上旋转。
如图1所示，传动机构包括设置在执行器12上的调节螺杆13和设置在摆动盘4上的摆动齿部41，调节螺杆13与摆动齿部41相传动啮合。
如图2所示，泵体还具有叶轮6、旋转轴8和驱动旋转轴8旋转的驱动件，旋转轴8可旋转地支承在泵壳5上，叶轮6套装在旋转轴8上，叶轮6位于泵腔51的内部，所述的导向轮2位于叶轮6的外围。旋转轴8在伸入泵腔51的部分设置有水封7。驱动件可通过皮带传动机构驱动，皮带传动结构的皮带轮连接盘9安装在旋转轴8上。
可变叶片1的摆动幅度为20°-40°之间，两个极限位置使水泵流量分别为零和最大，叶片角度的变化可实现水泵流量连续可变。
本发明的工作原理如下：
可变叶片1的角度的变化通过与可变叶片1相连的摆动杆3的摆动来实现，而摆动杆3的一端嵌入摆动盘4的槽，也就是滑配在摆动盘4中，执行器12上的调节螺杆13是与摆动盘4的摆动齿部41啮合的，电子控制系统根据发动机的热负荷状况，给执行器12发出执行信号，该执行信号可以是脉冲宽度调制信号，执行器12通过调节螺杆13使摆动盘4正向或反向旋转，带动摆动杆3在导向轮2上转动，从而实现可变叶片1角度的变化，改变流通截面积，起到增减冷却液质量流量的效果，从而控制水泵的流量，减少了施加在旋转轴8上的驱动力力矩，降低了水泵的功耗，它能够使水泵流量具有连续可调功能，从而不仅能够满足发动机运行工况的冷却液需求，而且能够减少功率消耗，降低燃油消耗和排放量。
发动机冷启动的最初几分钟内，本冷却水泵不提供冷却能力，以便缩短发动机预热时间，降低废气排放。在变负荷工况中，通过对冷却液流量的调节，优化了发动机的冷却状况，减少了功率损耗，直接降低了发动机的燃油消耗和排放值，试验结果表明，与普通水泵相比，节油效果可达15-20％。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电控可变流量发动机冷却水泵，其特征在于，它包括：
泵体，苯体具有泵壳(5)，泵壳(5)内设置有连接其进口和出口的泵腔(51)；
导向轮(2)，其安装在泵壳(5)上，并位于泵腔(51)的内部；
多个可变叶片(1)，可变叶片(1)安装在导向轮(2)上，并且可在导向轮(2)上摆动；
执行部件，其与多个可变叶片(1)传动连接以便当执行部件动作时，其驱动多个可变叶片(1)摆动；
电子控制系统，该电子控制系统与执行部件相控制连接以便其用于根据相应的传感信号产生相应的执行信号控制执行部件的动作。
2.根据权利要求1所述的电控可变流量发动机冷却水泵，其特征在于：所述的电子控制系统包括：
水温传感器，用于采集发动机的冷却液温度参数；
节气门位置传感器，用于采集发动机的负荷参数；
转速传感器，用于采集发动机的转速参数；
控制器，所述的水温传感器的信号输出端、节气门位置传感器的信号输出端和转速传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端相连接，所述的执行部件的控制输入端与控制器的信号输出端相连接，该控制器用于根据水温传感器所传递的冷却液温度参数、节气门位置传感器所传递的负荷参数和转速传感器所传递的转速参数产生相应的执行信号并将其传递给执行部件驱动执行部件相应的动作。
3.根据权利要求1或2所述的电控可变流量发动机冷却水泵，其特征在于：所述的执行部件包括：
摆动盘(4)，其可旋转地支承在泵壳(5)上；
执行器(12)，其通过传动机构与摆动盘(4)传动连接以便执行器(12)驱动摆动盘(4)在泵壳(5)上旋转；
多个摆动杆(3)，一个摆动杆(3)对应一个可变叶片(1)，摆动杆(3)的一端滑配在摆动盘(4)上，另一端穿过导向轮(2)后与相对应的可变叶片(1)固定连接，所述的摆动杆(3)上与可变叶片(1)相连接的一端在导向轮(2)上旋转。
4.根据权利要求3所述的电控可变流量发动机冷却水泵，其特征在于：所述的传动机构包括设置在执行器(12)上的调节螺杆(13)和设置在摆动盘(4)上的摆动齿部(41)，调节螺杆(13)与摆动齿部(41)相传动啮合。
5.根据权利要求1或2所述的电控可变流量发动机冷却水泵，其特征在于：所述的泵体还具有叶轮(6)、旋转轴(8)和驱动旋转轴(8)旋转的驱动件，旋转轴(8)可旋转地支承在泵壳(5)上，叶轮(6)套装在旋转轴(8)上，叶轮(6)位于泵腔(51)的内部，所述的导向轮(2)位于叶轮(6)的外围。
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