CN109804146A - 机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆(12)，其具有内燃机(13)、散热器(14)、热交换器(15)、冷却剂泵(1)和与其分开布置的阀装置(6)，所述阀装置通过压力被控制在进气侧并且具有至少一个第一冷却剂入口(3，3')、至少一个第二冷却剂入口(4，4')和冷却剂出口(5')，所述冷却剂出口连接到所述冷却剂泵(1)的入口(16)，其中所述阀装置(6)形成为使得根据所述冷却剂泵(1)的选定操作点并因此根据所述冷却剂(2)中的压力(p)，打开或关闭至少一个第一或第二冷却剂入口(3，3'，4，4')或同时打开至少一个第一和第二冷却剂入口(3，3'，4，4')，其中所述阀装置(6)的所述第一冷却剂入口的(3，3')和所述冷却剂泵(1)的所述冷却剂出口(5)连接到所述内燃机(13)，而所述阀装置(6)的所述第二冷却剂入口(4，4')连接到所述散热器(14)。

Description

机动车辆
技术领域
本发明涉及一种具有内燃机和冷却剂泵的机动车辆。
背景技术
在现代机动车辆中，冷却剂泵通常用于冷却内燃机，其中冷却功率通常通过恒温阀控制。例如当仅需要低冷却功率时，这种恒温阀可以打开绕过散热器的旁路。这种恒温阀通常具有能够实现相对简单但缓慢的温度相关控制的膨胀元件。
然而，现有技术中已知的机动车辆及其冷却泵的缺点在于，它们通常以持续的高功率运行并且仅通过恒温阀来控制。因此，需要相对高的能量来操作冷却剂泵。
发明内容
因此，本发明针对该问题提供了用于机动车辆的改进的或至少替代实施例，其尤其克服了现有技术中已知的缺点。
根据本发明，该问题由独立权利要求1的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于这样的总体构思：不再在持续的高负载下昂贵地操作机动车辆中的冷却剂泵，进而具有相对高的能量，而是以多个操作点的方式为冷却剂泵提供多个功率级并且还提供与冷却剂泵分开布置的阀装置，该阀装置通过压力控制在进气侧并且根据冷却剂泵的选定操作点控制冷却剂流量。电动冷却剂泵以已知的方式例如在机动车辆的内燃机的冷却回路中用于输送冷却剂，并且可在多个操作点之间调节。根据本发明的机动车辆具有内燃机、散热器、热交换器、冷却剂泵和与其分开布置的阀装置，所述阀装置具有至少一个第一冷却剂入口、至少一个第二冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂出口连接到冷却剂泵的入口，其中阀装置形成为使得根据冷却剂泵的选定操作点并因此根据冷却剂中的压力p，阀装置打开或关闭至少一个第一或第二冷却剂入口或同时打开至少一个第一和第二冷却剂入口，其中阀装置的第一冷却剂入口和冷却剂泵的冷却剂出口连接到内燃机，而阀装置的第二冷却剂入口连接到散热器。迄今为止，与持续运行的冷却剂泵中的情况相比，根据本发明的这种机动车辆需要相当少的电能来操作冷却剂泵。然而，不仅可以节省电能，而且还可以节省燃料。阀装置与冷却剂泵分开的布置也能够实现阀装置的分散放置，这在安装空间方面是有利的，特别是迄今为止在不能用于此目的的安装空间中。阀装置的压力相关控制也能够实现其快速开关。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，在第一操作点，冷却剂泵被关断，并且通过压力被控制在进气侧的阀装置的至少一个第一冷却剂入口被打开。在这种情况下，冷却剂泵的第一操作点因此与关闭状态同义。在这种情况下，第一操作点尤其在不期望内燃机的额外冷却的内燃机的冷启动阶段期间使用。第二操作点提供输送功率并且表示例如仅需要内燃机的平均冷却功率的舒适模式，这也可以例如经由机动车辆的空调系统的热交换器实现。冷却泵的第三操作点由阀装置设定成使得冷却剂流经由散热器和经由热交换器两者以及内燃机循环的冷却模式表示。在第四操作模式中，冷却剂流仅经由散热器进行，由此可以进行强化冷却。通过选择操作点，用于此的能量的量远低于在例如在冷启动阶段冷却剂流仅由形成为旁通阀的阀门经过散热器的满负荷下持续运行的冷却剂泵中。
阀装置有利地具有阀体，所述阀体在第一和第二操作点呈现第一位置，在所述第一位置，阀体阻挡至少一个第二冷却剂入口并且露出至少一个第一冷却剂入口。在这种情况下，第二冷却剂入口连接到机动车辆的散热器，而第一冷却剂入口例如连接到机动车辆的空调系统的热交换器。在仅需要平均冷却功率的阀体的第一位置，因此冷却剂流不经由机动车辆的散热器传导。在第三操作状态，阀体也可以呈现第二位置，在所述第二位置，所述阀体部分地打开第一和第二冷却剂入口。在这种情况下，可以规定，在第四操作点，阀体呈现第三位置，在所述第三位置，阀体阻挡至少一个第一冷却剂入口并且露出至少一个第二冷却剂入口。在冷却剂泵的第四操作点并且因此在阀体的第三位置，这由此产生了经由车辆散热器和内燃机循环的冷却剂流。在这种情况下，阀体仅由于第四操作点的增加的冷却剂压力p3而呈现第三位置。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，设置了弹簧装置，其将阀体预压紧在其第一位置。为了在第一和第二位置之间调节阀体，必须增加冷却剂压力，这通常仅在冷却剂泵从其第二操作点调节到其第三操作点时才会实现。在这种情况下，冷却剂压力p2，p3抵消了由弹簧装置施加的压力PF。
温度传感器和与其通信连接的控制装置有利地被设置成用于根据冷却剂的温度控制操作点并因此控制冷却剂泵的功率。为了能够选择冷却剂泵的相应操作点，需要确定冷却要求，这可以经由根据本发明设置的温度传感器和根据本发明可通信地连接到其上的控制装置来实现。低于特定冷却剂温度，例如在内燃机的冷启动阶段期间，不希望冷却剂冷却并因此冷却内燃机，因此，在这种情况下，控制装置例如将冷却剂泵调节到其第一操作点，即使其关断或将其保持关断。如果冷却剂的温度增加，则控制装置可以经由温度传感器检测到该温度，并且例如根据特性图将冷却剂泵调节到其实现平均冷却功率的第二操作点。如果例如当上坡行驶时内燃机上的负载显着增加，冷却剂的温度也增加，于是控制装置将冷却剂泵调节到其冷却剂流经由散热器并且经由热交换器两者流动的第三操作点。在第四操作点，冷却剂流仅经由散热器流动，由此实现了用于冷却内燃机的进一步增加的冷却功率。因此，经由温度传感器和与其通信连接的控制装置也可以对冷却剂泵的操作点进行温度相关控制。
本发明的其他重要特征和优点将在从属权利要求、附图和参考附图进行的相关的附图说明中反应。
当然，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面还要说明的特征不仅可以应用于每种情况下描述的组合，而且可以应用于其他组合或单独应用。
附图说明
本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且将在下面的描述中更详细地解释，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。
附图分别示意性地示出：
图1是根据本发明的机动车辆，其具有内燃机、冷却剂泵和在第一或第二操作点的部分截面的阀装置，
图2是图1中的图示，其中冷却液泵位于第四操作点，
图3是图1中的图示，其中冷却液泵位于第三操作点，
图4是具有冷却系统和具有三个阀单元的冷却剂泵的机动车辆。
具体实施方式
根据图1至图3，根据本发明的机动车辆12具有内燃机13、散热器14、未示出的空调系统的热交换器15和冷却剂泵1。电动冷却剂泵1形成为输送冷却剂2。同样设置了与冷却剂泵1分开布置的阀装置6，其通过压力控制在进气侧并且具有至少一个第一冷却剂入口3，3'、至少一个第二冷却剂入口4，4'和冷却剂出口5，冷却剂出口5连接到冷却剂泵1的入口16。在这种情况下，通过压力控制在进气侧应理解为在阀装置6处，冷却剂入口3，3'，4，4'可以通过可根据压力调节的阀体7打开/关闭。
在这种情况下，冷却剂泵1可在多个操作点之间调节，特别是在第一、第二、第三和第四操作点之间调节。阀装置6形成为使得根据冷却剂泵1的选定操作点并因此根据冷却剂压力p，阀装置6打开或关闭至少一个第一或第二冷却剂入口3，3'，4，4'或同时打开至少一个第一和第二冷却剂入口3，3'，4，4'，其中阀装置6的第一冷却剂入口3，3'和冷却剂泵1的冷却剂出口5连接到内燃机13，而阀装置6的第二冷却剂入口4，4'连接到散热器14。
如图1至3所示，阀装置6与冷却剂泵1分开布置，由此也可以实现在安装空间方面优化的两个部件1，6的分散分离。
在第一操作点，冷却剂泵1关断并且至少一个第一冷却剂入口3，3'打开(参见图1，没有冷却剂2的流动)。因此，由冷却剂泵1产生的压力p不会在冷却剂2中占优势。
在第二操作点，冷却剂泵1在冷却剂2中产生压力p1，在该压力下，至少一个第一冷却剂入口3，3'打开，并且至少一个第二冷却剂入口4，4'关闭(参见图1，具有冷却剂2)，而在第三操作点，冷却剂泵1在冷却剂2中产生压力p2，在该压力下，至少一个第一冷却剂入口3，3'和至少一个第二冷却剂入口4，4'被打开(参见图3)。在第四操作点，冷却剂泵1在冷却剂2中产生压力p3，在该压力下，至少一个第一冷却剂入口3，3'关闭，并且至少一个第二冷却剂入口4，4'打开(参见图2)。在这种情况下，冷却剂泵1在其冷却剂出口5处连接到阀装置6的压力室17。
关于在通过压力控制在进气侧的阀装置6的构造，下面参照图1至图3可以看出，阀装置6具有阀体7，在这种情况下，阀体7形成为可调节的阀活塞8，并且在第一和第二操作点，阀体7处于其阻挡至少一个第二冷却剂入口4，4'并且露出至少一个第一冷却剂入口3，3'的第一位置(参见图1)。另一方面，在第三操作点，阀体7处于第二位置，在该第二位置，阀体7露出至少一个第一冷却剂入口3，3'和至少一个第二冷却剂入口4，4'(参见图3)。在第四操作点，阀体7处于第三位置，在该第三位置，阀体7阻挡至少一个第一冷却剂入口3，3'并且露出第二冷却剂入口4，4'(参见图2)。此外，设置了弹簧装置9(例如简单的螺旋弹簧)，其将阀体7预压紧在至少一个第二冷却剂入口4，4'被阻挡的第一位置。在这种情况下，弹簧装置9在阀体7上施加相对于其表面对应于压力pF的力。在这种情况下，冷却剂泵1的冷却剂出口5连接到阀装置6并且相对弹簧装置9对阀体7预压紧。同样可以设置温度传感器10和与其通信连接的控制装置11，用于根据冷却剂2的温度控制冷却剂泵1的操作点。在这种情况下，阀装置6可根据冷却剂泵1的转速连续调节。在这种情况下，它当然是也可替代地设想到，根据本发明的阀装置6也可以具有其他阀体7来代替形成为阀活塞8的阀体7，使得阀装置6也可以形成为例如球阀或为盘阀。
冷却内燃机13在其冷启动时为不需要或不希望，以便加速内燃机13的加热，从而实现更快速减少排放。在该冷启动阶段期间，冷却剂泵1位于冷却剂泵1不会产生压力并且不会输送冷却剂2并因此被关断的第一操作点。如果冷却剂2的温度增加，则例如经由温度传感器10检测到，温度传感器10在根据图1的当前情况下布置在阀装置6的区域中，但是当然也可以附加地或替代地定位在冷却剂系统中的另一个点处。如果冷却剂2的温度达到一定值，则连接到温度传感器10的控制装置11将冷却剂泵1调节到其第二操作点，在第二操作点，至少由冷却剂泵1的输送功率产生的压力p1处于使得至少一个第二冷却剂入口4，4'仍然关闭并且冷却剂流2仅经由内燃机13和例如机动车辆12的空调系统的热交换器15循环的程度。此外，在这种情况下，在该第二操作点仅需要适度冷却内燃机13。在第二操作点产生的冷却剂2的压力p2低于通过弹簧装置9作用在阀体7上的压力pF，使得弹簧装置9将阀体7相对冷却剂压力p1预压紧在其第一位置。
如果冷却剂2的温度进一步升高，则同样由温度传感器10检测到，并且在达到另一极限值时，导致控制装置11将冷却剂泵1调节到其第三操作点，在该第三操作点，冷却剂泵1的功率以及由此在冷却剂2中产生的压力p2增加。这导致冷却剂压力p2大于由弹簧装置9施加的压力pF，使得在第三操作点，阀体7根据图3向右调节，压缩弹簧装置9并同时露出至少一个第二冷却剂入口4，4'，由此冷却剂流2然后经由内燃机13、散热器14和热交换器15循环，并且经由冷却剂泵1循环回到内燃机13。因此，一些冷却剂流2仍然经由热交换器15流动。
如果冷却剂2的温度进一步升高，则同样由温度传感器10检测到，并且在达到另一极限值时，导致控制装置11将冷却剂泵1调节到其第四操作点，其中冷却剂泵1的输送功率以及由此在冷却剂2中产生的压力p3两者都增加。这导致达到冷却剂压力p3并且大于弹簧装置9施加的压力pF，使得在第四操作点，阀体7根据图2向右调节，压缩弹簧装置9并同时关闭至少一个第一冷却剂入口3，3'，由此冷却剂流2然后经由内燃机13和散热器14循环并且经由冷却剂泵1循环回到内燃机13。
根据图4，机动车辆12具有冷却系统18和冷却剂泵1。特别是电动冷却剂泵1经形成用于输送冷却剂2。同样设置了与冷却剂泵1分开布置的阀装置6a，6b和6c，其各自具有冷却剂入口3a，3b，3c和冷却剂出口5a，5b，5c，冷却剂出口5a，5b，5c连接到冷却剂泵1的入口16。
在这种情况下，冷却剂泵1可在多个操作点之间调节，特别是在第一、第二、第三和第四操作点之间调节。阀装置6a，6b，6c形成为使得它们根据冷却剂泵1的选定操作点并因此根据冷却剂压力p打开、部分打开或关闭。在这种情况下，各个冷却剂入口3a，3b，3c连接到各个组件，例如空调系统的热交换器15或散热器14。如图4可以看出，阀装置6a，6b和6c与冷却剂泵1分开布置并且布置在其进口侧，由此可以形成在安装空间方面优化的分散分离所述部件1，6a，6b和6c。当然，也可以根据压力设置和控制未示出的其他阀装置。
在第一操作点，冷却剂泵1关断并且所有阀装置6a，6b，6c关闭。因此，由冷却剂泵1产生的压力p在冷却系统18中不占优势。
在第二操作点，冷却剂泵1在冷却剂2中产生压力p1，在该压力下，至少一个阀装置6c及其冷却剂入口3c打开，并且至少一个其他阀装置6a，6b及其冷却剂入口3a，3b关闭，而在第三操作点，冷却剂泵1在冷却剂2中产生压力p2，在该压力下，至少两个阀装置6b，6c以及因此它们的冷却剂入口3b，3c被打开，并且至少其他阀装置6a及其冷却剂入口3a关闭。这在图4中已示出。在第四操作点，冷却剂泵1在冷却剂2/冷却系统18中产生压力p3，在该压力下，所有阀装置6a，6b，6c以及因此它们的冷却剂入口3a，3b，3c打开。在这种情况下，冷却剂泵1在其冷却剂出口5处连接到相关阀装置6a，6b，6c的相应压力室17a，17b，17c。
关于阀装置6的构造，下面参考图4可以看出，阀装置6a，6b，6c各自具有形成为可调阀活塞8a，8b，8c的阀体7a，7b，7c。此外，分别设置了弹簧装置9a，9b，9c(例如螺旋弹簧)，其将相关的阀体7a，7b，7c预压紧在相应的冷却剂入口3a，3b，3c相继被阻挡的第一位置。
在第一和第二操作点，阀体7a，7b，7c呈现相关的冷却剂入口3a，3b，3c被阻挡的第一位置(例如阀体7a)。另一方面，在第三操作点，阀体7a，7b，7c处于其露出相关的冷却剂入口3a，3b，3c的第二位置(参见阀体7b，7c)。在这种情况下，弹簧装置9a，9b，9c在相关的阀体7a，7b，7c上施加相对于其表面对应于压力pF的力。在这种情况下，冷却剂泵1的冷却剂出口5连接到相关的阀装置6a，6b，6c的相应压力室17a，17b，17c，并且根据该压力，相对于弹簧装置9a，9b，9c预压紧阀体7a，7b，7c。在这种情况下，各个弹簧装置9a，9b，9c具有单独的弹簧强度，由此，在相同的冷却剂压力p下，一个阀装置6b，6c已经打开而另一个阀装置6a仍然保持关闭。在这种情况下，阀装置6a，6b，6c可根据冷却剂泵1的转速连续调节。
例如，在冷启动时不需要或不希望冷却内燃机13，以便加速内燃机13的加热，从而实现更快速减少排放。在该冷启动阶段期间，冷却剂泵1位于冷却剂泵1不会产生压力并且不会输送冷却剂2并因此被关断的第一操作点。如果冷却剂2的温度增加，则经由例如温度传感器10检测到，温度传感器10可以被定位在冷却剂系统18中的几乎任何点，特别是还可以定位在内燃机13处。如果冷却剂2的温度达到一定值，连接到温度传感器10的控制装置11将冷却剂泵1调节到其第二操作点，在第二操作点，由冷却剂泵1的输送功率产生的压力p1处于使得至少一个阀装置6c在其弹簧强度最低时打开，而阀装置6b和6a仍然关闭，并且冷却剂流2仅经由内燃机13和例如机动车辆12的空调系统的热交换器15循环的程度。在该第二操作点，需要适度冷却内燃机13。在第二操作点产生的冷却剂2的压力p2低于通过弹簧装置9a，9b作用在阀体7a，7b上的压力pF，使得弹簧装置9a，9b对阀体7a，7b相对于冷却剂压力p预压紧在其第一位置。
如果冷却剂2的温度进一步升高，则同样由温度传感器10检测到，并且在达到另一极限值时，导致控制装置11将冷却剂泵1调节到其第三操作点，在该第三操作点，冷却剂泵1的输送功率以及由此在冷却剂2中产生的压力p2两者都增加。这导致冷却剂压力p2大于由弹簧装置9b施加的压力pF，使得在第三操作点，阀体7b压缩弹簧装置9b并同时露出相关的冷却剂入口3b，由此冷却剂流2然后经由内燃机13、散热器14和热交换器15循环并且经由冷却剂泵1循环回到内燃机13。因此，一些冷却剂流2仍然经由热交换器15流动。
如果冷却剂2的温度进一步升高，则同样由温度传感器10检测到，并且在达到另一极限值时，导致控制装置11将冷却剂泵1调节到其第四操作点，在第四操作点，在冷却剂泵1的输送功率和由此在冷却剂2中产生的压力p3两者都增加。这导致达到冷却剂压力p3并且大于弹簧装置9a，9b，9c施加的压力pF，使得所有阀装置6a，6b，6c在第四操作点打开。

Claims (9)

1.一种机动车辆(12)，其具有内燃机(13)、散热器(14)、热交换器(15)、冷却剂泵(1)和与其分开布置的阀装置(6)，所述阀装置通过压力被控制在进气侧并且具有至少一个第一冷却剂入口(3，3')、至少一个第二冷却剂入口(4，4')和冷却剂出口(5')，所述冷却剂出口连接到所述冷却剂泵(1)的入口(16)，其中所述阀装置(6)形成为使得根据所述冷却剂泵(1)的选定操作点并因此根据所述冷却剂(2)中的压力(p)，打开或关闭至少一个第一或第二冷却剂入口(3，3'，4，4')或同时打开至少一个第一和第二冷却剂入口(3，3'，4，4')，其中所述阀装置(6)的所述第一冷却剂入口的(3，3')和所述冷却剂泵(1)的所述冷却剂出口(5)连接到所述内燃机(13)，而所述阀装置(6)的所述第二冷却剂入口(4，4')连接到所述散热器(14)。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，
在第一操作点，所述冷却剂泵(1)关断，并且至少一个第一冷却剂入口(3，3')打开。
3.根据权利要求1或2所述的机动车辆，其特征在于，
-在第二操作点，所述冷却剂泵(1)具有至少一个第一冷却剂入口(3，3')打开并且至少一个第二冷却剂入口(4，4')关闭的转速，
-其中在第三操作点，所述冷却剂泵(1)具有至少一个第一冷却剂入口(3，3')打开和至少一个第二冷却剂入口(4，4')关闭的转速，
-其中在第四操作点，所述冷却剂泵(1)具有至少一个第一冷却剂入口(3，3')关闭并且至少一个第二冷却剂入口(4，4')打开的转速。
4.根据权利要求3所述的机动车辆，其特征在于
-所述阀装置(6)具有阀体(7)，所述阀体在所述第二操作点呈现第一位置，在所述第一位置，所述阀体阻挡至少一个第二冷却剂入口(4，4')并且露出至少一个冷却剂入口(3，3')，和/或
-所述阀装置(6)具有阀体(7)，所述阀体在所述第三操作点呈现第二位置，在所述第二位置，所述阀体露出至少一个第一冷却剂入口(3，3')和至少一个第二冷却剂入口冷却液入口(4，4')，和/或
-所述阀装置(6)具有阀体(7)，所述阀体在所述第四操作点呈现第三位置，在所述第三位置，所述阀体阻挡至少一个第一冷却剂入口(3，3')并且露出第二冷却剂入口(4，4')。
5.根据前述权利要求之一所述的机动车辆，其特征在于
所述阀装置(6)可根据所述冷却剂泵(1)的转速连续调节。
6.根据权利要求4或5所述的机动车辆，其特征在于
所述阀体(7)设计为可以平移的方式调节的阀活塞(8)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的机动车辆，其特征在于
设置了弹簧装置(9)，其将所述阀体(7)预压紧在其第一位置。
8.根据前述权利要求之一所述的机动车辆，其特征在于
温度传感器(10)和与其通信连接的控制装置(11)设置成用于根据所述冷却剂(2)的温度控制所述冷却剂泵(1)的功率。
9.根据前述权利要求之一所述的机动车辆，其特征在于
所述冷却剂泵(1)的所述冷却剂出口(5)连接到所述阀装置(6)并且与弹簧装置(9)相对地对所述阀体(7)预压紧。
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