CN104564302A - 汽车发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车发动机，属于机械工程技术领域。发明要解决的技术问题是如何提出另一种能降低整车油耗的汽车发动机。汽车发动机包括缸体和冷却水水泵，缸体上开有涡室、与涡室相连通的进水通道和回水通道；冷却水水泵包括泵壳、转轴和具有过水通道的叶轮；叶轮位于涡室内，泵壳与缸体固定连接；转轴穿设在泵壳内，转轴的一端与叶轮固定连接，叶轮外套设有一挡套；叶轮上设有具有热敏蜡、活塞杆和复位弹簧的温控组件，活塞杆与挡套固定连接。汽车发动机通过冷水水泵流量控制实现快速暖机，进而有效地降低整车油耗。

Description

汽车发动机
技术领域
本发明属于机械工程技术领域，特别是涉及一种汽车发动机。
背景技术
发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器。汽车的动力来自发动机，发动机是汽车的心脏，影响汽车的动力性，经济性。
受环境恶化和能源危机的影响，排放和燃油消耗成为汽车市场的重要准入指标；如何减少排放、降低油耗已经成为车企研发的两大关键课题。发动机热管理系统能够有效减少发动机的摩擦功损失，对降低整车油耗、减少排放贡献明显。关于发动机热管理系统的相关文献较多，如中国专利文献记载的一种发动机热管理系统(申请号：201110387682.2，申请公开号：CN102817692A)。
水泵是热管理系统的动力基础，申请人希望能从发动机冷却水水泵上进行改进，实现降低整车油耗、减少排放。但目前的发动机冷却水水泵一旦定型后，其性能参数便确定，无法配合发动机工况进行调节，如中国专利文献记载的一种结构紧凑的发动机冷却水泵(申请号：201020300905.8；授权公告号：CN201621102U)。
发明内容
本发明提出了一种汽车发动机，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种能降低整车油耗的汽车发动机。
本发明的解决上述技术问题可通过下列技术方案来实现：本汽车发动机，包括缸体和冷却水水泵，缸体上开有涡室、与涡室相连通的进水通道和回水通道；冷却水水泵包括泵壳、转轴和具有过水通道的叶轮；叶轮位于涡室内，泵壳与缸体固定连接；转轴穿设在泵壳内，转轴的一端与叶轮固定连接，其特征在于，所述叶轮外套设有一挡套；叶轮上设有具有热敏蜡、活塞杆和复位弹簧的温控组件，活塞杆与挡套固定连接，温控组件中活塞杆移动带动挡套沿着叶轮外侧面轴向移动且改变过水通道外端口有效过水面积。
发动机在暖机之初，由于冷却水温度较低，在复位弹簧的弹力作用下，挡套几乎全部遮挡过水通道外端口，即过水通道外端口的有效过水面积较小，冷却水水泵的流量较小，此时发动机内冷却水缓慢流动，达到快速暖机的目的，实现降低油耗。
随着发动机暖机时间增长，冷却水水温升高直至稳定，热敏蜡受热膨胀，推动活塞杆轴向移动，活塞杆带动挡套沿着叶轮外侧面轴向移动，过水通道外端口有效过水面积也逐渐增大直至有效过水面积等于过水通道外端口面积；冷却水水泵的流量也逐渐增大直至最大，在此过程中发动机内冷却水流速也逐渐增大直至最大；保证发动机冷却系统正常运行。
发动机停机后冷却水温度逐渐降低，在复位弹簧的弹力作用下挡套复位，使冷却水水泵处于较小流量状态。
在上述的汽车发动机中，所述温控组件的数量为2至6个，温控组件绕着叶轮的轴芯周向均匀分布；活塞杆的轴芯与叶轮的轴芯平行设置。设置多个温控组件有效地提高挡套轴向受力稳定，避免挡套与叶轮发生卡死现象，进而有效地保证了汽车发动机性能的稳定性。
在上述的汽车发动机中，所述叶轮具有底板、盖板和叶片；叶片上开有安装孔，安装孔贯穿盖板，热敏蜡位于安装孔的底部，活塞杆中的活塞和复位弹簧均位于安装孔内，安装孔的端口处固定有封堵件，复位弹簧的一端与活塞相抵靠，另一端与封堵件相抵靠。该结构充分利用叶片的高度，进而有效地保证发动机整体结构的紧凑性，缩小发动机体积。
在上述的汽车发动机中，所述叶轮采用铜或不锈钢等导热性好的材料制成使热敏蜡更灵敏地反应冷却水水温。
在上述的汽车发动机中，所述封堵件为具有外螺纹的螺母，螺母与盖板螺纹连接。或所述封堵件为与盖板固连的翻边。通过旋拧螺母能保证多个温控组件活塞杆随水温变化移动一致，进而避免挡套与叶轮发生卡死现象。仅通过更换弹簧便能使冷却水水泵与不同型号地发动机匹配。
在上述的汽车发动机中，所述挡套的一端为套设在叶轮外的挡管部，所述挡套的另一端为进水导管部，进水导管部的直径小于挡管部的直径；进水导管部与挡管部之间通过端板相连；叶轮的盖板上具有进水口，进水导管部与进水口正对设置。该结构能精确地控制冷却水水泵的流量，降低水从叶轮与挡管部之间泄漏量；同时又能有效地保证冷却水水泵的工作效率，进而能降低整车油耗。
在上述的汽车发动机中，所述叶片的外端面上开有条形凹槽，挡套具有嵌入条形凹槽的凸点；该结构既能有效地提高了叶轮带动挡套运动的同步性，进而保证冷却水水泵的工作效率，进而能降低整车油耗；该结构同时又具有导向和限程作用。
在上述的汽车发动机中，所述进水导管部位于进水通道内；挡套嵌入进水通道的量随过水通道外端口有效过水面积增大而增大。换言之，随过水通道外端口有效过水面积增大，挡套离泵壳越远，该结构充分利用冷却水水泵的进水通道结构，有效地保证发动机结构紧凑性。
与现有技术相比，本汽车发动机通过冷水水泵流量控制实现快速暖机，进而有效地降低整车油耗。同时本汽车发动机还具有结构紧凑、整体体积小、性能稳定且使用寿命长的优点。
附图说明
图1是本汽车发动机的剖视结构示意图。
图2是本汽车发动机中冷却水水泵的叶轮与温控组件的结构示意图。
图3是本汽车发动机中冷却水水泵的叶轮与挡套处于关闭状态的结构示意图。
图4是本汽车发动机中冷却水水泵的叶轮与挡套处于半开状态的结构示意图。
图5是本汽车发动机中冷却水水泵的叶轮与挡套处于全开状态的结构示意图。
图中，1、缸体；1a、涡室；1b、进水通道；1c、回水通道；2、泵壳；3、转轴；4、叶轮；4a、底板；4b、盖板；4c、叶片；4d、过水通道；4e、进水口；4f、条形凹槽；5、挡套；5a、挡管部；5b、进水导管部；5c、端板；6、温控组件；6a、热敏蜡；6b、活塞杆；6c、复位弹簧；7、封堵件。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本汽车发动机包括缸体1和冷却水水泵。缸体1上开有涡室1a、与涡室1a相连通的进水通道1b和回水通道1c。冷却水水泵包括泵壳2、转轴3、叶轮4和挡套5。泵壳2固定在发动机的缸体1，叶轮4位于涡室1a内；转轴3穿设在泵壳2内，转轴3的一端与叶轮4固定连接，转轴3的另一端连接有带轮，发动机中的皮带与带轮相连。
如图2所示，叶轮4具有底板4a、盖板4b和叶片4c；叶片4c位于底板4a和盖板4b之间且形成若干条过水通道4d，盖板4b的中心处具有进水口4e，过水通道4d的内端与进水口4e相连通，过水通道4d的外端口位于叶轮4的外侧面上。
如图3所示，挡套5的一端为套设在叶轮4外的挡管部5a，挡套5的另一端为进水导管部5b，挡套5运动能进入进水通道1b内。挡管部5a内侧面与叶轮4外侧面相依靠形成导向结构，即挡管部5a能沿着叶轮4外侧面轴向移动，挡套5轴向移动改变过水通道4d外端口有效过水面积。在叶片4c的外端面上开有条形凹槽4f，挡套5上具有嵌入条形凹槽4f的凸点。进水导管部5b位于进水通道1b内，进水导管部5b的直径小于挡管部5a的直径；进水导管部5b与挡管部5a之间通过端板5c相连。进水导管部5b与进水口4e正对设置，进水导管部5b的直径略大于进水口4e直径。
叶轮4上设有2至6个温控组件6，温控组件6绕着叶轮4的轴芯周向均匀分布；活塞杆6b的轴芯与叶轮4的轴芯平行设置。说明书附图中给出温控组件6的数量为4个。
温控组件6具有热敏蜡6a、活塞杆6b和复位弹簧6c的温控组件6，具体来说，叶片4c上开有安装孔，安装孔贯穿盖板4b，热敏蜡6a位于安装孔的底部，活塞杆6b中的活塞和复位弹簧6c均位于安装孔内，安装孔的端口处固定有封堵件7，复位弹簧6c的一端与活塞相抵靠，另一端与封堵件7相抵靠。叶轮4采用铜或不锈钢等导热性好的材料制成使热敏蜡6a更灵敏地反应冷却水水温。封堵件7为具有外螺纹的螺母，螺母与盖板4b螺纹连接。根据实际情况，封堵件7可采用以下结构替换：封堵件7为与盖板4b固连的翻边。活塞杆6b与挡套5的端板5c固定连接。
发动机启动，曲轴带动皮带运动，进而带动冷却水水泵的叶轮4和挡套5同步运动。如图3所示，在暖机之初，由于冷却水温度较低，在复位弹簧6c的弹力作用下，挡套5几乎全部遮挡过水通道4d外端口，即过水通道4d外端口的有效过水面积较小，冷却水水泵的流量较小；此时发动机内冷却水缓慢流动，进而达到快速暖机的目的，实现降低油耗。
随着暖机时间增长，冷却水水温升高直至稳定，热敏蜡6a受热膨胀，推动活塞杆6b轴向移动，活塞杆6b逐渐将挡套5推入进水通道1b内。在此过程中，过水通道4d外端口有效过水面积也逐渐增大直至有效过水面积等于过水通道4d外端口面积，即冷却水水泵的流量逐渐增大直至最大。在此过程中，如图4和图5所示，发动机内冷却水流速同步增大直至最大；保证发动机冷却系统正常运行。

Claims (9)

1.一种汽车发动机，包括缸体(1)和冷却水水泵，缸体(1)上开有涡室(1a)、与涡室(1a)相连通的进水通道(1b)和回水通道(1c)；冷却水水泵包括泵壳(2)、转轴(3)和具有过水通道(4d)的叶轮(4)；叶轮(4)位于涡室(1a)内，泵壳(2)与缸体(1)固定连接；转轴(3)穿设在泵壳(2)内，转轴(3)的一端与叶轮(4)固定连接，其特征在于，所述叶轮(4)外套设有一挡套(5)；叶轮(4)上设有具有热敏蜡(6a)、活塞杆(6b)和复位弹簧(6c)的温控组件(6)，活塞杆(6b)与挡套(5)固定连接，温控组件(6)中活塞杆(6b)移动带动挡套(5)沿着叶轮(4)外侧面轴向移动且改变过水通道(4d)外端口有效过水面积。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述温控组件(6)的数量为2至6个，温控组件(6)绕着叶轮(4)的轴芯周向均匀分布；活塞杆(6b)的轴芯与叶轮(4)的轴芯平行设置。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述叶轮(4)具有底板(4a)、盖板(4b)和叶片(4c)；叶片(4c)上开有安装孔，安装孔贯穿盖板(4b)，热敏蜡(6a)位于安装孔的底部，活塞杆(6b)中的活塞和复位弹簧(6c)均位于安装孔内，安装孔的端口处固定有封堵件(7)，复位弹簧(6c)的一端与活塞相抵靠，另一端与封堵件(7)相抵靠。
4.根据权利要求3所述的汽车发动机，其特征在于，所述叶轮(4)采用铜或不锈钢制成。
5.根据权利要求3所述的汽车发动机，其特征在于，所述封堵件(7)为具有外螺纹的螺母，螺母与盖板(4b)螺纹连接。
6.根据权利要求3所述的汽车发动机，其特征在于，所述封堵件(7)为与盖板(4b)固连的翻边。
7.根据权利要求3至6中的任意一项所述的汽车发动机，其特征在于，所述挡套(5)的一端为套设在叶轮(4)外的挡管部(5a)，所述挡套(5)的另一端为进水导管部(5b)，进水导管部(5b)的直径小于挡管部(5a)的直径；进水导管部(5b)与挡管部(5a)之间通过端板(5c)相连；叶轮(4)的盖板(4b)上具有进水口(4e)，进水导管部(5b)与进水口(4e)正对设置。
8.根据权利要求7所述的汽车发动机，其特征在于，所述叶片(4c)的外端面上开有条形凹槽(4f)，挡套(5)的挡管部(5a)上具有嵌入条形凹槽(4f)的凸点。
9.根据权利要求7所述的汽车发动机，其特征在于，所述进水导管部(5b)位于进水通道(1b)内。
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