CN105736116A - 一种抗汽蚀智能可控水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗汽蚀智能可控水泵，包括电子水泵、控制器、温度传感器、水箱、电磁换向阀和压力传感器；电子水泵包括水泵和电机；电机的输出轴和水泵的叶轮轴相连；水泵的泵进口和泵出口均通过管路连接水箱；泵进口的分支管路上设有电磁换向阀，电磁换向阀处于常断状态，用于控制水箱的高压水流流入泵进口；电磁换向阀和温度传感器、压力传感器均与控制器连接；温度传感器用于监测发动机关键零部件处的温度；压力传感器用于监测泵进口处的压力；控制器用于接收温度传感器和压力传感器的信号，并发送指令给电机和电磁换向阀执行。该水泵可以满足冷却强度按需控制的要求，同时具备良好的抗汽蚀性能。

Description

一种抗汽蚀智能可控水泵
技术领域
本发明属于智能水泵领域，尤其是涉及一种抗汽蚀智能可控水泵。
背景技术
汽车水泵是汽车发动机冷却系统中重要的部件之一，其性能的好坏和工作的可靠性，直接影响发动机的动力性、经济性和使用寿命。传统车用发动机冷却水泵由曲轴驱动，其冷却强度仅能被动调节，冷却强度不稳定，噪声大、能耗高。同时为了保障高速高负荷工况的可靠性，在设计时需按最大功率工况设计，再按最大转矩工况校核，或按最大转矩工况设计，再按最大功率工况校核。这无疑会在部分负荷工况产生冷却能力过剩现象，而高温环境高负荷工况下又有过热风险。此外为了达到小体积、高扬程的要求，发动机冷却水泵的转速一般较高，同时受工作环境的影响，其工作介质温度较高。然而，水泵在高温、高转速、大流量工况下运行时极易发生汽蚀现象。目前，发动机冷却水泵汽蚀已成为缩短泵使用寿命、产生振动噪声等危害的重要因素，严重影响着汽车冷却系统的正常工作。因此，亟待寻找一种优秀的发动机冷却水泵在满足冷却强度按需控制的同时，更要具备良好的抗汽蚀性能。
申请号为CN201310681535.5介绍了一种汽车智能水泵，涉及一种汽车发动机冷却系统中的水泵，包括壳体、水泵皮带轮、水泵叶轮组、水泵主轴、电磁离合器，该发明解决水泵一直随发动机转动的缺点，大大降低了耗能。但是，这种智能水泵不能调速，无法改善水泵内部的汽蚀破坏，是性能与成本相折衷的方案，无法提高水泵的可靠性和寿命。申请号为CN201210499505.8介绍了一种抗汽蚀叶片泵，包括电机，叶轮，导叶体，密封环，O型密封圈。该发明改善了叶轮进口边附近较低压力分布的状况，从而避免因压力过低而产生汽蚀，改善了叶片泵的抗汽蚀性能。但其由于缺少对泵进口边汽蚀情况的实时检测，无法对回流到进口的出口处高压液体进行智能控制，导致出口处的高压水流总是有一部分流向进口处，是一种以效率为代价来提升汽蚀性能的方式，无法满足工程上对泵的性能指标提出的越来越高的要求-高速、低能耗、经济。
发明内容
针对现有技术中无法实现冷却强度按需调节，且抗汽蚀性能差、能耗高等不足，本发明提供了一种抗汽蚀智能可控水泵，该水泵可以满足冷却强度按需控制的要求，同时具备良好的抗汽蚀性能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种抗汽蚀智能可控水泵，包括电子水泵、控制器、温度传感器、水箱、电磁换向阀和压力传感器；所述电子水泵包括水泵和电机；所述电机的输出轴和水泵的叶轮轴相连；所述水泵的泵进口和泵出口均通过管路连接水箱；泵进口的分支管路上设有电磁换向阀，所述电磁换向阀处于常断状态，用于控制水箱的高压水流流入泵进口；所述电磁换向阀和温度传感器、压力传感器均与控制器连接；所述温度传感器设置在发动机关键过热零部件处，用于监测发动机关键零部件处的温度，并将温度信息传递至控制器；所述压力传感器设置在泵进口处，用于监测泵进口处的压力，并将压力信息传递至控制器；所述控制器用于接收温度传感器和压力传感器的信号，并发送指令给电机和电磁换向阀执行。
进一步的，所述水箱和电磁换向阀之间设有溢流阀。
进一步的，所述电磁换向阀为二位二通电磁换向阀。
进一步的，所述水泵为优化后的泵体，该泵体加大了前流线进口直径D1、减小了后流线进口直径D2、减小了叶轮进口处的轮毂直径D3。
一种抗汽蚀智能可控水泵的控制方法，包括如下步骤：
S1：将电机、控制器、温度传感器、溢流阀、水箱、电磁换向阀、压力传感器和水泵装配好；
S2：将控制器中预先存储进口压力阀值P0和目标温度值T0；进口压力阀值P0即为水泵发生空化时的进口最小压力值；
S3：温度传感器将采集到的温度信号输入相连的控制器，控制器将接收到的温度T与控制器储存的目标温度值T0进行比较，控制水泵运转；压力传感器将采集到的压力信号传递至相连的控制器，控制器将接受到的压力P和控制器储存的进口压力阀值P0进行比较，控制电磁换向阀的开闭；进而实现抗汽蚀智能可控水泵的智能控制。
进一步的，步骤S3中控制水泵运转具体步骤如下：当T1＜T0时，控制器向电机不发出加速指令，水泵正常运转；若T1＞T0时，控制器向电机输出加速信号，水泵加速。
进一步的，步骤S3中控制电磁换向阀的开闭具体步骤如下：若P＞P0时，控制器不发出指令，电机不给电磁换向阀通电，管路不通；若P＜P0时，控制器向电机发出指令，电机向电磁换向阀供电，电磁换向阀转向，管路通路，泵出口处少量高压冷却液流回到泵进口。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种抗汽蚀智能可控水泵，通过采用电子水泵将水泵与曲轴解耦、温度传感器、控制器等智能化的综合控制策略，实现了冷却强度的按需调节，大大降低了冷却系统的能耗；在泵体的基础上，增设了泵进出口的通路，改善了泵内部的空化性能，以电磁换向阀、压力传感器、溢流阀等和控制器智能控制，大大提高了泵的抗汽蚀性能，并保证了水泵的工作效率，从而进一步提高了冷却系统的可靠性和寿命。
附图说明
图1本发明所述抗汽蚀智能可控水泵的结构示意图。
附图标记说明如下：
1-电机，2-控制器，3-温度传感器，4-泵出口，5-溢流阀，6-水箱，7-电磁换向阀，8-泵进口，9-压力传感器，10-水泵，11-管路，12-分支管路。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种抗汽蚀智能可控水泵，包括电子水泵、控制器2、温度传感器3、水箱6、电磁换向阀7和压力传感器9；所述电子水泵包括水泵10和电机1；所述电机1的输出轴和水泵10的叶轮轴相连；所述水泵10的泵进口8和泵出口4均通过管路11连接水箱6；泵进口8的分支管路12上设有电磁换向阀7，所述电磁换向阀7为二位二通电磁换向阀，所述电磁换向阀7处于常断状态，用于控制水箱6的高压水流流入泵进口8；所述水箱6和电磁换向阀7之间设有溢流阀5，溢流阀5在管路支管中形成背压以改善电磁换向阀7的运动平稳性。
所述电磁换向阀7、温度传感器3、压力传感器9均与控制器2连接；所述温度传感器3设置在发动机关键过热零部件处，用于监测发动机关键零部件处的温度，并将温度信息传递至控制器2相连；所述压力传感器9设置在泵进口8处，用于监测泵进口8处的压力，并将压力信息传递至控制器2；所述控制器2用于接收温度传感器3和压力传感器9的信号，并发送指令给电机1和电磁换向阀7执行。所述水泵10为优化后的泵体，该泵体加大了前流线进口直径D1、减小了后流线进口直径D2、减小了叶轮进口处的轮毂直径D3。
该抗汽蚀智能可控水泵的控制方法具体步骤如下：
S1：将电机1、控制器2、温度传感器3、溢流阀5、水箱6、电磁换向阀7、压力传感器9和水泵10装配好；
S2：将控制器2中预先存储进口压力阀值P0和目标温度值T0；进口压力阀值P0即为水泵发生空化时的进口最小压力值；
S3：温度传感器3将采集到的温度信号输入相连的控制器2，控制器2将接收到的温度T与控制器储存的目标温度值T0进行比较，当T1＜T0时，控制器2向电机1不发出加速指令，水泵正常运转；若T1＞T0时，控制器2向电机1输出加速信号，水泵10加速；
压力传感器9将采集到的压力信号传递至相连的控制器2，控制器2将接受到的压力P和控制器储存的进口压力阀值P0进行比较，若P＞P0时，控制器2不发出指令，电机1不给电磁换向阀7通电，管路不通；若P＜P0时，控制器2向电机1发出指令，电机1向电磁换向阀7供电，电磁换向阀7转向，管路通路，泵出口4处少量高压冷却液流回到泵进口8。进而实现抗汽蚀智能可控水泵的智能控制。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗汽蚀智能可控水泵，其特征在于，包括电子水泵、控制器(2)、温度传感器(3)、水箱(6)、电磁换向阀(7)和压力传感器(9)；所述电子水泵包括水泵(10)和电机(1)；所述电机(1)的输出轴和水泵(10)的叶轮轴相连；所述水泵(10)的泵进口(8)和泵出口(4)均通过管路(11)连接水箱(6)；泵进口(8)的分支管路(12)上设有电磁换向阀(7)，所述电磁换向阀(7)处于常断状态，用于控制水箱(6)的高压水流流入泵进口(8)；所述电磁换向阀(7)和温度传感器(3)、压力传感器(9)均与控制器(2)连接；所述温度传感器(3)设置在发动机关键过热零部件处，用于监测发动机关键零部件处的温度，并将温度信息传递至控制器(2)；所述压力传感器(9)设置在泵进口(8)处，用于监测泵进口(8)处的压力，并将压力信息传递至控制器(2)；所述控制器(2)用于接收温度传感器(3)和压力传感器(9)的信号，并发送指令给电机(1)和电磁换向阀(7)执行。
2.根据权利要求1所述的一种抗汽蚀智能可控水泵，其特征在于，所述水箱(6)和电磁换向阀(7)之间设有溢流阀(5)。
3.根据权利要求1所述的一种抗汽蚀智能可控水泵，其特征在于，所述电磁换向阀(7)为二位二通电磁换向阀。
4.根据权利要求2或3所述的一种抗汽蚀智能可控水泵，其特征在于，所述水泵(10)为优化后的泵体，该泵体加大了前流线进口直径D1、减小了后流线进口直径D2、减小了叶轮进口处的轮毂直径D3。
5.一种抗汽蚀智能可控水泵的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将电机(1)、控制器(2)、温度传感器(3)、溢流阀(5)、水箱(6)、电磁换向阀(7)、压力传感器(9)和水泵(10)装配好；
S2：将控制器(2)中预先存储进口压力阀值P0和目标温度值T0；进口压力阀值P0即为水泵发生空化时的进口最小压力值；
S3：温度传感器(3)将采集到的温度信号输入相连的控制器(2)，控制器(2)将接收到的温度T与控制器储存的目标温度值T0进行比较，控制水泵(10)运转；压力传感器(9)将采集到的压力信号传递至相连的控制器(2)，控制器(2)将接受到的压力P和控制器储存的进口压力阀值P0进行比较，控制电磁换向阀(7)的开闭；进而实现抗汽蚀智能可控水泵的智能控制。
6.根据权利要求5所述的一种抗汽蚀智能可控水泵的控制方法，其特征在于，步骤S3中控制水泵(10)运转具体步骤如下：当T1＜T0时，控制器(2)向电机(1)不发出加速指令，水泵正常运转；若T1＞T0时，控制器(2)向电机(1)输出加速信号，水泵(10)加速。
7.根据权利要求5所述的一种抗汽蚀智能可控水泵的控制方法，其特征在于，步骤S3中控制电磁换向阀(7)的开闭具体步骤如下：若P＞P0时，控制器(2)不发出指令，电机(1)不给电磁换向阀(7)通电，管路不通；若P＜P0时，控制器(2)向电机(1)发出指令，电机(1)向电磁换向阀(7)供电，电磁换向阀(7)转向，管路通路，泵出口(4)处少量高压冷却液流回到泵进口(8)。
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Application publication date: 20160706

Assignee: Jiangsu is a pump industry science and technology Group Co., Ltd forever

Assignor: Jiangsu University

Contract record no.: 2019320000078

Denomination of invention: Anti-cavitation intelligent controllable water pump

Granted publication date: 20180626

License type: Exclusive License

Record date: 20190322