CN211573630U - 水泵和发动机冷却系统 - Google Patents

水泵和发动机冷却系统 Download PDF

Info

Publication number
CN211573630U
CN211573630U CN201922036959.1U CN201922036959U CN211573630U CN 211573630 U CN211573630 U CN 211573630U CN 201922036959 U CN201922036959 U CN 201922036959U CN 211573630 U CN211573630 U CN 211573630U
Authority
CN
China
Prior art keywords
water pump
valve
temperature
coolant
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201922036959.1U
Other languages
English (en)
Inventor
李孝祚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Application granted granted Critical
Publication of CN211573630U publication Critical patent/CN211573630U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/162—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by cutting in and out of pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/04—Helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0022—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/022—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising a deformable member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/027—Cooling cylinders and cylinder heads in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16—Outlet manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本实用新型公开一种水泵和发动机冷却系统，该水泵包括热力阀，该热力阀将泵送到泵壳体的内部空间中的发动机冷却剂排出所通过的排出口的泵壳体的排出空间分成前端排出区域和后端排出区域。热力阀还根据冷却剂温度的升高形成发动机冷却剂排出到前端排出区域和后端排出区域所通过的双流路。因此，分别调节发动机的汽缸体和汽缸盖的冷却。

Description

水泵和发动机冷却系统
技术领域
本实用新型涉及一种水泵和发动机冷却系统，并且更具体地，涉及一种应用基于冷却剂温度来调节流量的温度响应可变水泵的发动机冷却系统。
背景技术
通常，应用于车辆的发动机冷却系统的水泵被分类为机械水泵和可变水泵(即，电动水泵)。例如，机械水泵的操作与发动机的转数相关联，而可变水泵具有与发动机的转数无关而基于发动机和环境因素调节流量的优点。
特别地，由于可变水泵具有复杂的结构并且使用控制机构来调节流量，因此考虑其功能和成本，可能难以容易地应用可变水泵。然而，因为机械水泵不能基于发动机和环境因素以不同的方式调节流量，因此在燃料效率方面是不利的，因而能够根据各种发动机工况改变所需的流量的可变水泵是优选的。然而，与可变水泵相比，机械水泵具有较简单的结构并且在价格竞争力方面具有优势，但是需要实现可变流量控制以根据发动机和环境因素以各种方式调节流量。
实用新型内容
本实用新型提供一种温度响应可变水泵和包括该温度响应可变水泵的发动机冷却系统，通过允许水泵的排出部分的前端处的热力阀调节冷却剂流量来分别调节发动机的汽缸盖和汽缸体的冷却，特别是在通过基于冷却剂温度调节水泵的排出部分的前端处的热力阀来调节发动机的各部分的排出流量时，通过流量优化以及快速响应和精确控制来实现燃料效率和性能的提高。
通过以下描述可以理解本实用新型的其它目的和优点，并且参照本实用新型的示例性实施例，本实用新型的其它目的和优点将变得显而易见。同样，对于本实用新型所属领域的技术人员而言显而易见的是，本实用新型的目的和优点可以通过所要求保护的装置及其组合来实现。
根据本实用新型的示例性实施例，一种水泵可以包括：热力阀，被构造成在泵壳体的排出空间内在两个流动方向上调节冷却剂方向。因此，水泵的特征在于热力阀，该热力阀用于将泵送到泵壳体的内部空间中的流体的泵壳体的排出空间形成为双流路。热力阀可以根据流体温度的变化而操作以形成双流路。热力阀可以通过根据流体温度膨胀的蜡(wax)的膨胀力而操作。
热力阀可以设置在形成泵壳体的排出空间的排出口处。泵壳体的排出空间可以被热力阀分为两部分以形成双流路。热力阀可以包括：阀壳体，用于将泵壳体的排出空间分为前端室和后端室；切换阀，移动以使前端室和后端室在阻断状态和连通状态之间选择性地切换；以及温度反应体，将根据流体温度的膨胀力施加到切换阀，从而形成双流路以形成通过前端室的流体流动和通过后端室的流体流动。
当后端室被切换阀阻断时，阀壳体中可以形成引入到泵壳体的排出空间中的流体可以排出到前端室所通过的流动通道，同时，通过切换阀的操作(即，打开)，流动通道可以包括彼此连通的前端室和后端室。切换阀可以设置在前端室处并且在远离后端室的方向上移动。当切换阀固定在阀壳体中时，切换阀的移动可以由与切换阀一起移动的活塞支持。活塞可以包括固定在阀壳体中的固定活塞和固定到切换阀的移动活塞，并且固定活塞可以装配到移动活塞以支持移动活塞的移动。
温度反应体可以由热膨胀材料制成并且被储存槽包围，并且储存槽可以联接到切换阀以通过温度反应体的膨胀力使切换阀移动。温度反应体的膨胀力可以被阀弹簧的弹性排斥力阻止，阀弹簧将切换阀弹性地支撑在阀壳体的前端室中，并且当膨胀力大于弹性排斥力时，切换阀可以移动。
根据本实用新型的另一示例性实施例，一种发动机冷却系统可以包括：水泵，包括热力阀，该热力阀用于将泵送到泵壳体的内部空间中的发动机冷却剂可以排出所通过的排出口的泵壳体的排出空间分成前端排出区域和后端排出区域，并且用于基于冷却剂温度的升高形成发动机冷却剂可以排出到前端排出区域和后端排出区域所通过的双流路；发动机，包括汽缸盖和汽缸体，通过前端排出区域向汽缸盖提供发动机冷却剂，通过后端排出区域向汽缸体提供发动机冷却剂；以及恒温器，被构造成分配发动机冷却剂并使发动机冷却剂循环。
水泵的热力阀可以包括蜡，蜡通过发动机冷却剂的温度而热膨胀，并且蜡可以在大于冷条件的高温条件下开始膨胀并且可以在发动机的热条件下完全膨胀以形成双流路。发动机可以包括用于安装水泵的水泵安装体，并且水泵安装体可以形成有从前端排出区域通向汽缸盖的汽缸盖通道端口和从后端排出区域通向汽缸体的汽缸体通道端口。
发动机可以包括插设在汽缸体和汽缸盖之间的垫圈，并且该垫圈可以防止发动机冷却剂在汽缸体和汽缸盖之间循环。恒温器可以具有五通管路，以将从汽缸体和汽缸盖引入的发动机冷却剂分配至连接到储罐的散热器、冷却器和加热器并通过散热器、冷却器和加热器循环。冷却器可以包括排气再循环(EGR)冷却器和油冷却器。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本实用新型的以上和其它目的、特征及优点将被更清楚地理解，其中：
图1是示出根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵的结构的视图；
图2A和图2B示出根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵被安装至发动机的汽缸体的状态；
图3示出通过根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵的热力阀的操作而变化的水泵流量图；
图4示出根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵的热力阀的构造和操作；
图5示出应用根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵的发动机冷却系统；
图6示出根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵在发动机冷却系统中在冷条件下操作的示例；
图7示出根据本实用新型的示例性实施例的温度响应可变水泵在发动机冷却系统中在高温条件下操作的示例；以及
图8示出本实用新型的温度响应可变水泵在发动机冷却系统中在热条件下操作的示例。
具体实施方式
理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、巴士、卡车、各种商用车的乘用车，包括各种轮船和船舰的水运工具，航空器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料(例如，除石油以外的其它资源衍生的燃料)车辆。如本文所指，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油和电双动力车辆。
尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但理解的是，示例性过程也可以通过一个或多个模块执行。另外，理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储模块，处理器被具体配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不用于限制本实用新型。除非上下文另有明确说明，否则本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何一个和所有组合。
除非特别说明或从上下文显而易见，否则如本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的示例性实施例。相反，这些示例性实施例被提供使得本公开将是透彻且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本实用新型的范围。在本公开中，在本实用新型的各个附图和示例性实施例中，相同的附图标记指代相同的部件。
参照图1，水泵1可以包括叶轮组件3、泵壳体5和热力阀10。例如，叶轮组件3可以被构造成通过从发动机传递的旋转力产生用于抽吸冷却剂的旋转力，并且流体(例如，发动机冷却剂或冷却剂)可以被泵送到形成泵壳体5的内部空间的流动室7中，并可以通过泵壳体5的排出口8被排出到外部。因此，叶轮组件3、泵壳体5、流动室7和排出口8与水泵1的典型部件相同。
例如，可以将热力阀10设置在泵壳体5的排出口8中以与水泵1形成一体，并允许将排出口8的整个区域划分为前端排出区域8-1和后端排出区域8-2。特别地，前端排出区域8-1被形成为使得通过叶轮组件3的旋转而引入到泵壳体5的流动室7中的冷却剂可以在冷条件(例如，低于约90℃)和高温条件(例如，从约90℃到低于100℃)下流动，以通过排出口8的总区域的一部分排出少量的冷却剂。另一方面，后端排出区域8-2被形成为使得冷却剂可以在热条件(例如，约100℃或更高)下流动，以通过排出口8的整个区域排出大量的冷却剂。
因此，热力阀10允许从排出口8排出的泵送流体流入前端室21和后端室23中(参见图4)，其特征在于，水泵1是机械水泵并使用热力阀10作为温度响应可变水泵操作。特别地，热力阀10的打开操作可以在与流体流动力相反的方向上执行以形成双流路。根据水泵1的内部结构，可以在各个位置形成与流体流动力相反的方向。但是，为了说明的清楚起见，下面将与流体流动力相反的方向描述为与从水泵1排出到排出口8的流体的方向相反的方向。
参照图2A和图2B，水泵1可以通过热力阀10的前端排出区域8-1和后端排出区域8-2连接到发动机70。因此，发动机70可以包括形成在汽缸体70-1中的水泵安装体80，在汽缸体70-1中冷却剂通过汽缸盖70-2和垫圈70-3在封闭结构中循环，并且水泵安装体80可以被设置为水泵1以螺栓或其它方式联接到的安装部件。
特别地，水泵安装体80可以形成冷却剂入口81、冷却剂室83和分隔的冷却剂通道端口85。冷却剂入口81可以是在叶轮组件3旋转期间冷却剂可以被泵送通过的通道，冷却剂室83可以与泵壳体5具有相同的形状以使得流动室7具有封闭结构，并且分隔的冷却剂通道端口85与泵壳体5的排出口8一致。
分隔的冷却剂通道端口85的整个通道区域可以通过分隔壁分为汽缸盖通道端口85-1和汽缸体通道端口85-2。汽缸盖通道端口85-1与排出口8的前端排出区域8-1一致，并且汽缸体通道端口85-2与排出口8的后端排出区域8-2一致。特别地，汽缸盖通道端口85-1通向汽缸盖70-2以使冷却剂流动，而汽缸体通道端口85-2通向汽缸体70-1以使冷却剂流动。因此，汽缸盖通道端口85-1和汽缸体通道端口85-2可以彼此分离。
水泵1可以包括安装在泵壳体5外部的泵支架9，并且泵支架9可以联接到泵壳体5的旋转轴以用作皮带轮(未示出)可以被紧固到的紧固部件，其中通过皮带向皮带轮提供发动机的旋转力。参照图3的水泵流量图，通过排出流量与冷却剂温度之间的相关性实验证明，因为温度响应可变水泵1跟随典型的可变水泵，因此本实用新型的温度响应可变水泵1的性能基本上等同于典型的可变水泵(即，电动水泵)的性能。
这是因为内置在温度响应可变水泵1中的热力阀10的温度反应体35(参见图4)在冷却剂温度低于约90℃的冷条件(A)下不响应，温度反应体35在冷却剂温度从约90℃到低于约100℃的高温条件(B)下开始响应，但是温度反应体35的膨胀力没有克服阀弹簧50(参见图4)的弹性排斥力，因此，热力阀10在高温条件(B)下不操作(即，关闭)，并且温度反应体35在冷却剂温度大于约100℃的热条件(C)下产生最大的膨胀力，从而克服阀弹簧50的弹性排斥力。因此，当在冷却剂温度大于约100℃的热条件(C)下温度反应体35的膨胀力克服阀弹簧50的弹性排斥力时，热力阀10可以操作(即，打开)。
图4示出了被设计成跟随图3的水泵流量图的热力阀10的详细结构。参照图4，热力阀10可以包括阀壳体20、切换阀30、活塞40和阀弹簧50。
特别地，阀壳体20可以包括用于引入冷却剂的框架(例如，格子框架或网状框架)，并且可以包括前端室21、后端室23、阀座25和引导孔27。阀壳体20可以由不锈钢制成或通过注射成型由塑料制成。例如，前端室21可以与设置在水泵1中的排出口8的前端排出区域8-1连通，后端室23可以与设置在水泵1中的排出口8的后端排出区域8-2连通。
阀座25可以将前端室21和后端室23彼此分开。另外，当将切换阀30的阀体31压靠阀座25时，阀座25可以将前端室21和后端室23彼此分开，而在切换阀30的阀体31与阀座25间隔开时，阀座25允许前端室21和后端室23彼此连通。因此，阀座25可以与前端室21和后端室23形成一体，并可以包括对应于阀体31的形状而形成的室连通孔，以用于使前端室21和后端室23之间连通。特别地，室连通孔可以具有阶梯状截面结构。
例如，引导孔27可以形成在前端室21的底面中，并且可以形成为通道，切换阀30的储存槽33可以通过该通道进入前端室21中并从前端室21离开。特别地，阀壳体20可以进一步包括通过阀座与作为第一室和第二室的前端室21和后端室23分开的单独的第三室。第三室可以通过冷却剂管路通向EGR冷却器120-1、油冷却器120-2和加热器130(参见图5)中的任何一个而非发动机70，以直接提供发动机冷却剂。
切换阀30可以包括阀体31、储存槽33和温度反应体35，并且可以根据冷却剂的温度而打开。通过这样的构造，当温度反应体35与约100℃或更高的高温冷却剂接触时，通过阀体31从前端室21的引导孔27离开的向下运动将阀体31与阀座25完全分开，切换阀30的操作(即，打开)允许前端室21和后端室23彼此连通。
例如，阀体31可以形成为板，以在压靠(例如，以邻接的方式)阀座25的阶梯状截面的室连通孔时阻断室连通孔。特别地，阀体31可以包括形成在其中的活塞孔，并且可以在活塞40的移动活塞43被装配在活塞孔中的状态下被固定。阀体31和移动活塞43可以通过使用活塞孔直径差的过盈配合或通过使用活塞孔周边的焊接或熔接来固定。
例如，储存槽33可以具有内部空间可以被温度反应体35填充的箱形状，并且可以通过将储存槽33的敞开的入口固定到阀体31的一侧(例如，阀体31的上表面和下表面中的下表面)而与阀体31成为一体。因此，阀体31和储存槽33可以通过塑料注射成型或熔接固定。温度反应体35可以由根据冷却剂的温度在高温下膨胀而在低温下收缩的热膨胀材料制成，并且可以由蜡制成。特别地，温度反应体35可以容纳并密封在储存槽33中以免受外部的影响。
特别地，温度反应体35的特性允许冷却剂在冷却剂温度低于约100℃的冷条件(A)和高温条件(B)(参见图3)下，例如在图4的左下端所示的热力阀关闭(仅流向汽缸盖)下，仅通过前端排出区域8-1流到汽缸盖70-2。另一方面，在冷却剂温度为约100℃或更高的热条件(C)下，例如在图4的右下端所示的热力阀操作(即，打开)(流向汽缸盖+汽缸体)下，温度反应体35可以完全膨胀以操作(即，打开)阀，以通过前端排出区域8-1将冷却剂排出到汽缸盖70-2，同时通过后端排出区域8-2将冷却剂排出到汽缸体70-1。
如上所述，可以将温度反应体35设置为具有温度响应特性，即温度反应体35在冷却剂温度从约90℃到低于约100℃的高温条件(B)下逐渐膨胀，并在冷却剂温度为约100℃或更高的热条件(C)下完全膨胀。特别地，活塞40可以包括固定在阀壳体20的后端室23中的固定活塞41以及固定到切换阀30的阀体31并且包围固定活塞41的移动活塞43。
例如，固定活塞41可以形成为具有预定长度的杆形状。固定活塞41的端部可以通过熔接、装配或注射成型而固定在阀壳体20的后端室23中，从而移动活塞43与切换阀30的阀体31一起向下移动。移动活塞43可以具有中空管结构，并且可以在固定到切换阀30的阀体31时包围固定活塞41。阀弹簧50可以是由当切换阀30通过温度反应体35的膨胀而操作(即，打开)时向下移动的阀体31压缩的螺旋弹簧。因此，尽管阀弹簧50可以是板簧或螺旋弹簧，但是优选地是螺旋弹簧。
图5示出使用温度响应可变水泵1的发动机冷却系统100的构造。如图所示，发动机冷却系统100可以包括水泵1、发动机70、冷却剂循环装置110、冷却器120、加热器130和冷却剂管路。特别地，发动机70可以包括汽缸体70-1、汽缸盖70-2、垫圈70-3和水泵安装体80。
例如，汽缸体70-1可以形成活塞往复运动的燃烧室和冷却剂循环通道，汽缸盖70-2可以包括连接到凸轮轴的阀机构并且可以形成冷却剂循环通道，垫圈70-3可以位于汽缸体70-1和汽缸盖70-2之间，并且可以具有封闭结构以防止冷却剂在汽缸体70-1和汽缸盖70-2中循环。因此，垫圈70-3没有用于冷却剂通过的冷却剂孔，因而不同于现有的具有冷却剂孔的垫圈。
例如，如图2所示，水泵安装体80可以包括冷却剂入口81、冷却剂室83和分隔的冷却剂通道端口85，分隔的冷却剂通道端口85分为汽缸盖通道端口85-1和汽缸体通道端口85-2。特别地，冷却剂循环装置110可以包括恒温器111、散热器112、储罐113、冷却器120和加热器130。
例如，如图3所示，恒温器111可以在低于约90℃的冷却剂温度下关闭，可以在从约90℃到低于100℃的冷却剂温度下逐渐打开，然后可以在约100℃的温度下完全打开，从而在冷却剂管路中形成冷却剂循环流。因此，恒温器111可以包括温度传感器。特别地，恒温器111可以包括五通阀(例如，两个入口和三个出口)，以分别将汽缸盖管路150-1和汽缸体管路150-2连接到两个入口并分别将主排出管路160-1、第一子排出管路160-2和第二子排出管路160-3连接到三个出口。
散热器112可以被构造成执行冷却剂与大气之间的热交换以降低冷却剂的温度。储罐113可以在其中储存冷却剂。例如，冷却器120可以包括：排气再循环(EGR)冷却器120-1，被构造成降低从排气分支的EGR气体的温度；以及油冷却器120-2，被构造成降低在发动机70中循环的发动机油的温度，发动机70是EGR系统的组件。
例如，加热器130可以被构造成使用高温发动机冷却剂来加热外部空气以用于车辆加热。冷却剂管路可以包括水泵管路140、发动机管路150、恒温器管路160、散热器管路171、储罐管路173、加热器管路180、EGR冷却器管路191和油冷却器管路193。特别地，水泵管路140可以从水泵1连接到发动机70的汽缸体70-1和汽缸盖70-2。因此，水泵管路140可以分为水泵引入管路140-1、水泵前端排出管路140-2和水泵后端排出管路140-3。
水泵引入管路140-1允许冷却剂流入水泵1中。水泵前端排出管路140-2通过与通过水泵1的热力阀10形成的前端室21连通的前端排出区域8-1通向汽缸盖70-2，并且水泵后端排出管路140-3通过与通过水泵1的热力阀10形成的后端室23连通的后端排出区域8-2通向汽缸体70-1。
此外，汽缸体70-1和汽缸盖70-2可以通过发动机管路150连接到恒温器111。因此，发动机管路150可以包括从汽缸盖70-2通向恒温器111的两个入口中的第一入口的汽缸盖管路150-1以及从汽缸体70-1通向恒温器111的两个入口中的第二入口的汽缸体管路150-2。恒温器管路160可以从恒温器111连接到散热器112、EGR冷却器120-1、油冷却器120-2和加热器130。
因此，恒温器管路160可以包括从恒温器111的三个出口中的第一出口通向散热器112的主排出管路160-1、从恒温器111的三个出口中的第二出口通向EGR冷却器120-1和加热器130的第一子排出管路160-2以及从恒温器111的三个出口中的第三出口通向油冷却器120-2的第二子排出管路160-3。
特别地，散热器管路171可以通过散热器112连接到恒温器111的主排出管路160-1和水泵1的水泵引入管路140-1以形成闭合回路。储罐管路173可以通过储罐113连接到恒温器111的主排出管路160-1和散热器管路171以形成闭合回路。另外，储罐管路173通向散热器管路171，该散热器管路171连接到水泵1的水泵引入管路140-1。
加热器管路180可以通过加热器130连接到恒温器111的第一子排出管路160-2和水泵1的水泵引入管路140-1以形成闭合回路。EGR冷却器管路191可以通过EGR冷却器120-1连接到水泵1的水泵引入管路140-1以形成闭合回路。另外，油冷却器管路193可以通过油冷却器120-2连接到水泵1的水泵引入管路140-1以形成闭合回路。
因此，发动机冷却系统100可以被构造成在通过调节恒温器111的五通阀使冷却剂在冷却剂管路140、150、160、171、173、180、191和193中循环时，通过基于冷条件(A)/高温条件(B)/热条件(C)(参见图3)打开水泵1的温度响应可变热力阀10来调节冷却剂的流量。
将参照图6至图8通过发动机冷却系统100的操作来描述根据温度条件对冷却剂的流量的调节。特别地，尽管热力阀10在与流体流动力相反的方向上操作(即，打开)，但是考虑到发动机冷却系统100的构造，将热力阀10描述为在与流体从水泵1排出到排出口8的方向相反的方向上操作(即，打开)。
参照图6的冷条件下的操作，在发动机70的初始操作阶段中，发动机70的操作驱动水泵1将发动机冷却剂提供到排出口8，但是由于热力阀10的温度反应体35与温度低于约90℃的发动机冷却剂接触，因此切换阀30不操作(即，关闭)。
因此，当后端室23被热力阀10的阀体31阻断时，发动机冷却剂可以通过前端室21排出到排出口8的前端排出区域8-1，并可以流到分隔的冷却剂通道端口85的汽缸盖通道端口85-1。因此，可以将少量的发动机冷却剂提供到发动机70的汽缸盖70-2。特别地，如在与发动机70的初始操作状态相同的图3的冷条件(A)下，水泵1可以被构造成以恒定的流量泵送发动机冷却剂。另外，由于在恒温器111中发动机冷却剂的温度低于约90℃，所以通向散热器112的主排出管路160-1可以关闭，并且第一子排出管路160-2和第二子排出管路160-3可以打开。
因此，在发动机冷却系统100中，冷却剂可以在由水泵引入管路140-1、水泵前端排出管路140-2、汽缸盖管路150-1、第一子排出管路160-2、第二子排出管路160-3、加热器管路180、EGR冷却器管路191和油冷却器管路193形成的闭合回路中流动。另一方面，在发动机冷却系统100中，可以防止冷却剂在水泵后端排出管路140-3、汽缸体管路150-2、主排出管路160-1、散热器管路171和储罐管路173中流动。特别地，可以通过垫圈70-3的密封作用防止引入到汽缸盖70-2中的发动机冷却剂流到汽缸体70-1。
参照图7的高温条件下的操作，由于发动机70的连续操作，发动机冷却剂的温度升高至约90℃，因此热力阀10的温度反应体35响应于该温度而开始膨胀。然而，由于温度反应体35的膨胀力不足以使热力阀10的切换阀30克服阀弹簧50的弹性排斥力以向下移动，所以可以保持后端室23被阻断。
此外，随着发动机冷却剂的温度从约90℃增加到100℃，温度反应体35的膨胀力可以逐渐增加。然而，在这种情况下，切换阀30由于处于未能克服阀弹簧50的弹性排斥力的状态下而可以保持。因此，发动机冷却剂可以仅通过前端室21排出，而不通过后端室23排出，并且可以被提供到汽缸盖70-2。如在图3的高温条件(B)下，水泵1可以被构造成与冷却剂温度的升高成比例地增加发动机冷却剂的泵送流量。
另外，由于在恒温器111中发动机冷却剂的温度为约90℃或更高，所以通往散热器112的主排出管路160-1也可以打开。因此，在发动机冷却系统100中，冷却剂可以在由水泵引入管路140-1、水泵前端排出管路140-2、汽缸盖管路150-1、主排出管路160-1、第一子排出管路160-2、第二子排出管路160-3、加热器管路180、EGR冷却器管路191和油冷却器管路193形成的闭合回路中流动。特别地，可以通过垫圈70-3的密封作用防止引入到汽缸盖70-2中的发动机冷却剂流到汽缸体70-1。
参照图8的热条件下的操作，由于发动机70的连续操作，发动机冷却剂的温度升高至约100℃或更高，因此发动机冷却剂可以通过热力阀10的前端室21和后端室23两者排出。换言之，当发动机冷却剂的温度达到约100℃的温度时，温度反应体35的膨胀力最大，因此切换阀30克服阀弹簧50的弹性排斥力，切换阀30的操作(即，打开)可以完成。
因此，发动机冷却剂可以通过前端室21和后端室23两者排出到后端排出区域8-2，并且还可以流到分隔的冷却剂通道端口85的汽缸体通道端口85-2。特别地，因为发动机冷却剂的泵送流量与冷却剂温度的升高成比例地增加，所以切换阀30的操作(即，打开)的完成表示通过后端室23排出的发动机冷却剂的流量最大。因此，由水泵1泵送的发动机冷却剂可以被提供到发动机70的汽缸体70-1和汽缸盖70-2，并且特别地，最大量的发动机冷却剂可以被提供到汽缸体70-1。
因此，在发动机冷却系统100中，冷却剂可以在由水泵引入管路140-1、水泵前端排出管路140-2、水泵后端排出管路140-3、汽缸盖管路150-1、汽缸体管路150-2、主排出管路160-1、第一子排出管路160-2、第二子排出管路160-3、加热器管路180、EGR冷却器管路191和油冷却器管路193形成的闭合回路中流动。特别地，可以通过垫圈70-3的密封作用防止引入到汽缸体70-1和汽缸盖70-2中的发动机冷却剂流到汽缸盖70-2和汽缸体70-1。
如上所述，根据本示例性实施例的发动机冷却系统100的水泵1可以包括热力阀10，该热力阀10将泵送到泵壳体5的内部空间中的发动机冷却剂排出所通过的排出口8的泵壳体的排出空间分成前端排出区域8-1和后端排出区域8-2，并根据冷却剂温度的升高形成发动机冷却剂排出到前端排出区域8-1和后端排出区域8-2所通过的双流路，以分开地调节发动机70的汽缸体70-1和汽缸盖70-2的冷却。因此，通过根据发动机的操作条件与冷却剂的温度对应地调节水泵1的排出流量，可以通过流量优化以及快速响应和精确控制来实现燃料效率和性能的提高。
从以上描述中显而易见的是，由于本实用新型的水泵可以被构造成利用响应于发动机的冷却剂温度的热力阀来实现可变流量，所以发动机冷却系统和水泵具有以下作用和效果。
首先，机械水泵实现了可变水泵的可变流量控制，因此价格竞争力显著提高。第二，由于实现可变流量控制的同时保持了机械水泵的简化结构，因此在水泵的耐久性和安装方面可能是有利的。第三，可以通过基于冷却剂的温度调节水泵的排出流量来提高发动机冷却系统的性能，并且由于发动机的汽缸盖和汽缸体通过流量控制被分开冷却，因此可以提高燃料效率。第四，可以在初始冷条件下减小水泵的流量，以迅速升高冷却剂和油的温度，从而减小发动机中的摩擦。第五，可以通过降低发动机的预热速度(warm-up)来提高发动机冷却系统的加热性能。第六，由于当冷却剂的温度高时可以操作发动机冷却系统以使冷却剂的流量最大化，因此可以提高发动机的冷却性能并且可以确保发动机的耐久性。
尽管已经针对特定示例性实施例描述了本实用新型，但是对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离由权利要求书所形成的本实用新型的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种水泵，其特征在于，包括：
热力阀，作为流体的冷却剂在泵壳体的排出空间内通过所述热力阀选择性地在两个流动方向上流动。
2.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于，
所述热力阀根据流体温度的变化而操作以形成双流路。
3.根据权利要求2所述的水泵，其特征在于，
所述热力阀在与流体排出的方向相反的方向上操作。
4.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于，
所述热力阀通过根据流体温度膨胀的蜡的膨胀力而操作。
5.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于，
所述热力阀位于形成所述泵壳体的排出空间的排出口处。
6.根据权利要求5所述的水泵，其特征在于，
所述泵壳体的排出空间被所述热力阀分为两部分以形成双流路。
7.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于，
所述热力阀包括：
阀壳体，用于将所述泵壳体的排出空间分为前端室和后端室；
切换阀，使所述前端室和所述后端室在阻断状态和连通状态之间选择性地切换；以及
温度反应体，将根据流体温度的膨胀力施加到所述切换阀，从而形成双流路以形成通过所述前端室的流体流动和通过所述后端室的流体流动。
8.根据权利要求7所述的水泵，其特征在于，
当所述后端室被所述切换阀阻断时，所述阀壳体中形成引入到所述泵壳体的排出空间中的流体排出到所述前端室所通过的流动通道，同时，通过所述切换阀的操作，彼此连通的所述前端室和所述后端室形成所述流动通道。
9.根据权利要求7所述的水泵，其特征在于，
所述切换阀位于所述前端室处并且在远离所述后端室的方向上移动。
10.根据权利要求7所述的水泵，其特征在于，
所述温度反应体被储存槽包围，并且所述储存槽联接到所述切换阀以通过所述温度反应体的膨胀力使所述切换阀移动。
11.根据权利要求10所述的水泵，其特征在于，
所述温度反应体的膨胀力被阀弹簧的弹性排斥力阻止，并且当所述膨胀力大于所述弹性排斥力时，所述切换阀移动。
12.根据权利要求11所述的水泵，其特征在于，
所述阀弹簧将所述切换阀弹性地支撑在所述阀壳体的前端室中。
13.一种发动机冷却系统，其特征在于，包括：
水泵，包括热力阀，所述热力阀用于将泵送到泵壳体的内部空间中的发动机冷却剂排出所通过的排出口的所述泵壳体的排出空间分成前端排出区域和后端排出区域，并且用于基于冷却剂温度的升高形成发动机冷却剂排出到所述前端排出区域和所述后端排出区域所通过的双流路；以及
发动机，包括汽缸盖和汽缸体，通过所述前端排出区域向所述汽缸盖提供发动机冷却剂，通过所述后端排出区域向所述汽缸体提供发动机冷却剂。
14.根据权利要求13所述的发动机冷却系统，其特征在于，
所述水泵的热力阀中包括蜡，所述蜡根据发动机冷却剂的温度而热膨胀，并且当发动机冷却剂的温度大于预定温度时，所述蜡完全膨胀以形成所述双流路。
15.根据权利要求13所述的发动机冷却系统，其特征在于，
所述发动机包括用于安装所述水泵的水泵安装体，并且所述水泵安装体形成有从所述前端排出区域通向所述汽缸盖的汽缸盖通道端口和从所述后端排出区域通向所述汽缸体的汽缸体通道端口。
CN201922036959.1U 2019-02-18 2019-11-22 水泵和发动机冷却系统 Expired - Fee Related CN211573630U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0018390 2019-02-18
KR1020190018390A KR20200100295A (ko) 2019-02-18 2019-02-18 온도 반응 가변식 워터펌프 및 엔진 냉각 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN211573630U true CN211573630U (zh) 2020-09-25

Family

ID=72041374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201922036959.1U Expired - Fee Related CN211573630U (zh) 2019-02-18 2019-11-22 水泵和发动机冷却系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10968812B2 (zh)
KR (1) KR20200100295A (zh)
CN (1) CN211573630U (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11300037B1 (en) * 2020-10-14 2022-04-12 Deere & Company Coolant pump module
US11753984B2 (en) 2020-10-14 2023-09-12 Deere & Company Coolant pump module
DE102020213955A1 (de) * 2020-11-06 2022-05-12 Zf Friedrichshafen Ag Ölversorgungssystem für ein Automatikgetriebe
US20240068481A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 Cooper-Standard Automotive Inc Multiport fluid pump with reserve capacity impeller

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT2537U1 (de) * 1997-11-06 1998-12-28 Unitech Ag Kühlsystem für kraftfahrzeuge
US8066198B2 (en) * 2009-01-16 2011-11-29 Dana Canada Corporation Valve apparatus for regulating a heat exchange liquid
DE102010002082B4 (de) * 2010-02-18 2013-09-19 Ford Global Technologies, Llc Separat gekühlter Abgassammler zur Aufrechterhaltung einer No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels
US9140176B2 (en) * 2013-01-29 2015-09-22 Ford Global Technologies, Llc Coolant circuit with head and block coolant jackets connected in series
JP6267615B2 (ja) * 2014-09-29 2018-01-24 株式会社クボタ エンジンの水冷装置
KR20180021982A (ko) 2016-08-23 2018-03-06 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 워터펌프의 가변형 임펠러
US10227987B2 (en) * 2016-12-16 2019-03-12 Borgwarner Emissions Systems Llc Valve assembly integrated into a coolant pump and method for controlling the same
KR20190042298A (ko) * 2017-10-16 2019-04-24 현대자동차주식회사 차량의 분리 냉각 기구 및 차량의 분리 냉각 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200100295A (ko) 2020-08-26
US10968812B2 (en) 2021-04-06
US20200263597A1 (en) 2020-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN211573630U (zh) 水泵和发动机冷却系统
CN109899145B (zh) 流量控制阀
US20160258341A1 (en) Engine cooling system having thermostat
US8459389B2 (en) Integrated pump, coolant flow control and heat exchange device
US6920846B2 (en) Electric coolant pump having an integrated valve, and method for controlling said valve
US20120168138A1 (en) Integrated pump, coolant flow control and heat exchange device
US5701852A (en) Coolant temperature control system for vehicles
US20060231640A1 (en) Waste heat utilizing system
CN109057937A (zh) 一种冷却液循环系统
US20060005789A1 (en) Flow control valve for engine cooling water
KR101558377B1 (ko) 냉각수 제어 밸브를 갖는 엔진
CN102877925B (zh) 发动机冷却循环系统及其控制方法
US7066114B1 (en) Reverse fan operation for vehicle cooling system
US10287966B2 (en) Internal combustion engine with split cooling system
US6309193B1 (en) Coolant pump for automotive use
US5967101A (en) Engine cooling system and thermostat with improved bypass control
US20180179944A1 (en) Cooling system for internal combustion engine and thermostat device
US10876463B2 (en) Apparatus and method for controlling flow rate of engine coolant by use of a thermostat
EP2811134A1 (en) Thermostat device
CN112065558A (zh) 用于车辆的发动机冷却液冷却系统
JP2006057635A (ja) 電動ウォーターポンプの取付け配列構成
CN110566335B (zh) 冷却循环控制模块、发动机冷却循环系统以及汽车
US20190186339A1 (en) Water pump for vehicle
EP3444461B1 (en) Thermostat for cooling system of an internal combustion engine for vehicles
CN212671926U (zh) 一种电控硅油离合泵冷却系统

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200925

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee