-
Für die Anmeldung wird die Priorität der am 27. März 2018 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0035152 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
-
Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe, und insbesondere eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, die derart konfiguriert sind, dass sie ein Aufwärmvermögen und eine Kühlleistung durch Steuerung eines Kühlmittels, das durch einen Zylinderkopf und einen Motorblock fließt, entsprechend einer Antriebsbedingung (bzw. einem Fahrzustand) verbessern und einen Ausfallsicherungsbetrieb realisieren.
-
Ein Motor (z.B. ein Verbrennungsmotor) führt Wärmeenergie ab, während er ein Drehmoment basierend auf der Verbrennung von Kraftstoff erzeugt, und ein Kühlmittel absorbiert Wärmeenergie, während es durch den Motor, eine Heizung und einen Kühler zirkuliert, und gibt die Wärmeenergie nach außen frei.
-
Wenn eine Temperatur des Kühlmittels in dem Motor niedrig ist, kann sich die Viskosität des Öls derart erhöhen, dass sich die Reibungskraft und der Kraftstoffverbrauch erhöhen, und eine Temperatur des Abgases kann sich allmählich derart erhöhen, dass eine Zeit für die Aktivierung eines Katalysators verlängert wird, was die Qualität des Abgases herabsetzt. Außerdem kann, da eine Zeit, die für die Normalisierung einer Funktion des Heizung erforderlich ist, erhöht wird, der Fahrer ein Unbehagen empfinden.
-
Wenn die Kühlmitteltemperatur übermäßig hoch ist, kann sich, da ein Klopfen auftritt, die Leistung des Motors durch Verstellen des Zündzeitpunktes zum Unterdrücken des Klopfens verschlechtern. Außerdem wird, wenn eine Temperatur des Schmiermittels übermäßig hoch ist, die Viskosität derart verringert, dass die Schmierleistung verschlechtert wird.
-
Daher wurde eine variable Wasserpumpe zur Steuerung verschiedener Kühlelemente erforscht, um die Kühlmitteltemperatur in einem bestimmten Teil des Motors hoch zu halten und die Kühlmitteltemperatur in anderen Teilen des Motors niedrig zu halten.
-
Im Allgemeinen kann eine variable Wasserpumpe den Fluss des Kühlmittels stoppen und eine Flussrate des Kühlmittels steuern, und daher kann die variable Wasserpumpe das Aufwärmvermögen verbessern und die Kraftstoffeffizienz erhöhen.
-
Jedoch wird, wenn eine Heizung, ein Niederdruck-Abgasrückführung(LP-EGR)-Kühler usw. unter Antriebsbedingungen bei niedriger oder relativ warmer Temperatur betrieben werden, ein Kühlmittel zugeführt. In diesem Falle wird die Aufwärmzeit reduziert, und die Kraftstoffeffizienz wird verschlechtert.
-
Mit der Erfindung werden eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlsystem für ein Fahrzeug geschaffen, bei denen die Aufwärmzeit (bzw. Warmlaufzeit) eines Motors reduziert wird und eine Ausfallsicherungsfunktion realisiert wird.
-
Eine Kühlmittelpumpe für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: ein Flügelrad, das an einer Seite einer Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass es ein Kühlmittel pumpt, eine Riemenscheibe, die an einer anderen Seite (d.h. an der anderen/entgegengesetzten Seite) der Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment aufnimmt, ein Pumpengehäuse, das einen Einlass, in welchen das Kühlmittel hineinfließt, und einen Auslass aufweist, aus welchem das Kühlmittel herausfließt, einen Schieber, welcher derart angeordnet ist, dass er in einer Längsrichtung der Welle bewegbar ist, um den Auslass wahlweise zu blockieren oder zu öffnen, und einen Treiber, welcher derart konfiguriert ist, dass er den Schieber bewegt, wobei eine Passage, welche das Kühlmittel kontinuierlich zu wenigstens einem Wärmetauschelement führt, in dem Pumpengehäuse ausgebildet ist.
-
Der Schieber kann einen vertikalen Abschnitt, der senkrecht zu der Welle ausgebildet ist, und einen Blockabschnitt (bzw. einen Blockierabschnitt) aufweisen, der senkrecht zu dem vertikalen Abschnitt ausgebildet ist und wahlweise den Auslass blockiert, und eine Ausfallsicherheitsöffnung, welche mit dem Auslass in Verbindung steht, wenn der Schieber vollständig geschlossen ist, kann in dem Blockabschnitt ausgebildet sein.
-
Der Treiber kann aufweisen: einen Kühlmittelzuführabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass er das Kühlmittel zuführt, das durch den Einlass hindurch übertragen wird, eine Steuereinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel an eine Außenseite auslässt oder das Kühlmittel wieder an die Kühlmittelpumpe überträgt, eine Steuerkammer, die von dem Schieber und dem Pumpengehäuse gebildet wird und derart konfiguriert ist, dass sie den Schieber entsprechend der Übertragung des Kühlmittels von der Steuereinheit bewegt, und einen Positionssensor, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Position des Schiebers erfasst und ein entsprechendes Signal abgibt.
-
Die Kühlmittelpumpe kann ferner einen Rückstellfederabschnitt aufweisen, der zwischen dem Schieber und dem Flügelrad derart vorgesehen ist, dass er den Schieber federnd abstützt.
-
Die Steuereinheit kann aufweisen: ein Rückschlagventil, das derart konfiguriert ist, dass es verhindert, dass das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel zu dem Kühlmittelzuführabschnitt zurückgeführt wird, ein Solenoid, das derart konfiguriert ist, das es das Rückschlagventil öffnet und schließt, und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb des Solenoids steuert.
-
Ein Kühlsystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf, der mit dem Zylinderblock verbunden ist, eine Mehrzahl von Wärmetauschelementen, eine Kühlmittelpumpe zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Zylinderblock, zu dem Zylinderkopf und zu wenigstens einem Wärmetauschelement von der Mehrzahl von Wärmetauschelementen, und eine Mehrzahl von Kühlmittelleitungen, die den Zylinderblock, den Zylinderkopf, die Mehrzahl von Wärmetauschelementen und die Kühlmittelpumpe (miteinander) verbinden, wobei die Kühlmittelpumpe aufweisen kann: ein Flügelrad, das an einer Seite einer Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass es ein Kühlmittel pumpt, eine Riemenscheibe, die an der anderen Seite der Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment aufnimmt, ein Pumpengehäuse, das einen Einlass, in welchen das Kühlmittel hineinfließt, und einen Auslass aufweist, aus welchem das Kühlmittel herausfließt, einen Schieber, welcher derart angeordnet ist, dass er in einer Längsrichtung der Welle bewegbar ist, um den Auslass wahlweise zu blockieren oder zu öffnen, und einen Treiber, welcher derart konfiguriert ist, dass er den Schieber bewegt, wobei eine Passage, welche das Kühlmittel kontinuierlich zu wenigstens einem Wärmetauschelement führt, in dem Pumpengehäuse ausgebildet sein kann.
-
Der Schieber kann einen vertikalen Abschnitt, der senkrecht zu der Welle ausgebildet ist, und einen Blockabschnitt aufweisen, der senkrecht zu dem vertikalen Abschnitt ausgebildet ist und wahlweise den Auslass blockiert, wobei eine Ausfallsicherheitsöffnung, welche mit dem Auslass in Verbindung steht, wenn der Schieber vollständig geschlossen ist, in dem Blockabschnitt ausgebildet sein kann.
-
Der Treiber kann aufweisen: einen Kühlmittelzuführabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass er das Kühlmittel zuführt, das durch den Einlass hindurch übertragen wird, eine Steuereinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel an eine Außenseite auslässt oder das Kühlmittel wieder an die Kühlmittelpumpe überträgt, eine Steuerkammer, die von dem Schieber und dem Pumpengehäuse gebildet wird und derart konfiguriert ist, dass sie den Schieber entsprechend der Übertragung des Kühlmittels von der Steuereinheit bewegt, und einen Positionssensor, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Position des Schiebers erfasst und ein entsprechendes Signal abgibt.
-
Das Kühlsystem kann ferner einen Rückstellfederabschnitt aufweisen, der zwischen dem Schieber und dem Flügelrad derart vorgesehen ist, dass er den Schieber federnd abstützt.
-
Die Steuereinheit kann aufweisen: ein Rückschlagventil, das derart konfiguriert ist, dass es verhindert, dass das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel zu dem Kühlmittelzuführabschnitt zurückgeführt wird, ein Solenoid, das derart konfiguriert ist, das es das Rückschlagventil öffnet und schließt, und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb des Solenoids steuert.
-
Die Mehrzahl von Kühlmittelleitungen kann eine Bypasskühlmittelleitung aufweisen, welche mit der Passage verbunden ist und das Kühlmittel ständig zu dem wenigstens einen Wärmetauschelement führt.
-
Die Mehrzahl von Kühlmittelleitungen kann ferner aufweisen: eine Blockkühlmittelleitung, die Kühlmittel zu dem Zylinderblock führt, eine Kopfkühlmittelleitung, die Kühlmittel zu dem Zylinderkopf führt, eine Kühlerkühlmittelleitung, die derart konfiguriert ist, dass sie das Kühlmittel zu einem Kühler führt, und Hilfskühlmittelleitungen, die derart konfiguriert sind, dass sie das Kühlmittel zu der Mehrzahl von Wärmetauschelementen führen, wobei das Kühlsystem ferner ein Kühlmittelsteuerventil aufweisen kann, welches den Kühlmittelfluss zu der Blockkühlmittelleitung, der Kopfkühlmittelleitung, der Kühlerkühlmittelleitung und den Hilfskühlmittelleitungen steuert.
-
Ein Kühlsystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf, der mit dem Zylinderblock verbunden ist, eine Mehrzahl von Wärmetauschelementen, eine Kühlmittelpumpe zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Zylinderblock, zu dem Zylinderkopf und zu wenigstens einem Wärmetauschelement von der Mehrzahl von Wärmetauschelementen, und eine Mehrzahl von Kühlmittelleitungen, die den Zylinderblock, den Zylinderkopf, die Mehrzahl von Wärmetauschelementen und die Kühlmittelpumpe (miteinander) verbinden, wobei die Kühlmittelpumpe aufweisen kann: ein Flügelrad, das an einer Seite einer Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass es ein Kühlmittel pumpt, eine Riemenscheibe, die an der anderen Seite der Welle montiert ist und derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment aufnimmt, ein Pumpengehäuse, das einen Einlass, in welchen das Kühlmittel hineinfließt, und einen Auslass aufweist, aus welchem das Kühlmittel herausfließt, einen Schieber, welcher derart angeordnet ist, dass er in einer Längsrichtung der Welle bewegbar ist, um den Auslass wahlweise zu blockieren oder zu öffnen, und von welchem eine Ausfallsicherheitsöffnung, welche mit dem Auslass wahlweise in Verbindung steht, darin ausgebildet ist, und einen Treiber, welcher derart konfiguriert ist, dass er den Schieber bewegt.
-
Der Schieber kann einen vertikalen Abschnitt, der senkrecht zu der Welle ausgebildet ist, und einen Blockabschnitt aufweisen, der senkrecht zu dem vertikalen Abschnitt ausgebildet ist und wahlweise den Auslass blockiert, wobei die Ausfallsicherheitsöffnung, welche mit dem Auslass in Verbindung steht, wenn der Schieber vollständig geschlossen ist, in dem Blockabschnitt ausgebildet sein kann.
-
Der Treiber kann aufweisen: einen Kühlmittelzuführabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass er das Kühlmittel zuführt, das durch den Einlass hindurch übertragen wird, eine Steuereinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel an eine Außenseite auslässt oder das Kühlmittel wieder an die Kühlmittelpumpe überträgt, eine Steuerkammer, die von dem Schieber und dem Pumpengehäuse gebildet wird und derart konfiguriert ist, dass sie den Schieber entsprechend der Übertragung des Kühlmittels von der Steuereinheit bewegt, und einen Positionssensor, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Position des Schiebers erfasst und ein entsprechendes Signal abgibt.
-
Das Kühlsystem kann ferner einen Rückstellfederabschnitt aufweisen, der zwischen dem Schieber und dem Flügelrad derart vorgesehen ist, dass er den Schieber federnd abstützt.
-
Die Steuereinheit kann aufweisen: ein Rückschlagventil, das derart konfiguriert ist, dass es verhindert, dass das von dem Kühlmittelzuführabschnitt übertragene Kühlmittel zu dem Kühlmittelzuführabschnitt zurückgeführt wird, ein Solenoid, das derart konfiguriert ist, das es das Rückschlagventil öffnet und schließt, und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb des Solenoids steuert.
-
Das Kühlsystem kann ferner einen Blockkühlmitteltemperatursensor, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Temperatur des Kühlmittels in dem Zylinderblock erfasst und ein entsprechendes Signal ausgibt, und einen Kopfkühlmitteltemperatursensor aufweisen, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Temperatur des Kühlmittels in dem Zylinderkopf erfasst und ein entsprechendes Signal ausgibt, wobei die Steuereinrichtung entsprechend den Signalen des Positionssensors, des Blockkühlmitteltemperatursensors und des Kopfkühlmitteltemperatursensors ermitteln kann, ob eine vorbestimmte Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist, und die Steuereinrichtung kann den Betrieb des Solenoidventils derart steuern, dass der Schieber vollständig geschlossen ist, wenn die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist.
-
Eine Passage, welche das Kühlmittel kontinuierlich zu wenigstens einem Wärmetauschelement von der Mehrzahl von Wärmetauschelementen führt, kann in dem Pumpengehäuse ausgebildet sein.
-
Die Kühlmittelpumpe und das Kühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung können die Aufwärmzeit des Motors durch Blockieren von Kühlmittel zu dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf bei kalten oder Niedrigtemperatur-Antriebsbedingungen reduzieren.
-
Ebenso können die Kühlmittelpumpe und das Kühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung einen Ausfallsicherungsbetrieb realisieren, so dass ein Fahrzeug sogar bei abnormalen Bedingungen funktionieren kann.
-
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 2 ein Schema eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Schiebers einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
- 4 bis 6 Schnittansichten einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
-
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
-
Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich für den Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen, und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Zusammenhang deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente. Durch die Beschreibung hinweg sind, wenn nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, das Wort „aufweisen“ und Variationen, wie „aufweist“ oder „aufweisend“ so zu verstehen, dass sie den Einschluss der genannten Elemente, nicht aber den Ausschluss irgendwelcher anderen Elemente implizieren. Außerdem bedeuten die Begriffe „Einheit“, „-er“, „-or“ und „modul“, die in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten zur Verarbeitung wenigstens einer Funktion und Operation und können durch Hardware-Komponenten oder Software-Komponenten und Kombinationen davon realisiert werden.
-
Ferner kann die Steuerlogik gemäß der vorliegenden Erfindung als nichtvergängliches computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium ausgestaltet sein, das ausführbare Programminstruktionen enthält, die von einem Prozessor, einer Steuereinrichtung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Medien umfassen, jedoch sind nicht darauf beschränkt, ROM, RAM, CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Chipkarten und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Speichermedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise, z.B. durch einen Telematikserver oder ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN) gespeichert und ausgeführt wird.
-
Nachfolgend werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
-
Die Größen und Dicken der Konfigurationen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, sind wahlweise zur Vereinfachung der Beschreibung vorgesehen, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten beschränkt ist, und die Dicken sind übertrieben, um manche Teile und Bereiche deutlich zu machen.
-
Jedoch werden Teile, die für die Beschreibung irrelevant sind, weggelassen, um die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich zu beschreiben, und dieselben oder ähnliche Bauelemente werden durch die Beschreibung hinweg mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
-
In der folgenden Beschreibung sind Bezeichnungen von Bauelementen als ein erstes..., ein zweites... und dergleichen unterteilt, um die Bauelemente mit derselben Bezeichnung zu unterscheiden, und die Bezeichnungen sind nicht unbedingt auf die Reihenfolge beschränkt.
-
1 ist ein Blockdiagramm eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und 2 ist ein Schema eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
-
Mit Bezug auf 1 weist ein Kühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung einen Motor 101, der mit einem Zylinderblock 110 und einem Zylinderkopf 100 versehen ist, der mit dem Zylinderblock 110 verbunden ist, eine Kühlmittelpumpe 105, ein Kühlmittelsteuerventil 140 und eine Mehrzahl von Wärmetauschelementen auf.
-
Die Kühlmittelpumpe 105 ist nahe an Einlässen des Zylinderblocks 110 und des Zylinderkopfes 100 angeordnet, und das Kühlmittelsteuerventil 140 ist nahe an Auslässen des Zylinderblocks 110 und des Zylinderkopfes 100 angeordnet.
-
Das Kühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist einen Fahrzeugbetriebszustand-Erfassungsabschnitt auf, und eine Steuereinrichtung 280 steuert den Betrieb der Kühlmittelpumpe 105 und des Kühlmittelsteuerventils 140 entsprechend Ausgabesignalen des Fahrzeugbetriebszustand-Erfassungsabschnitts.
-
Die Steuereinrichtung 280 kann als ein oder mehrere Mikroprozessoren realisiert sein, die durch ein vorbestimmtes Programm arbeiten, und das vorbestimmte Programm kann eine Reihe von Befehlen zum Durchführen der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aufweisen.
-
Der Fahrzeugbetriebszustand-Erfassungsabschnitt kann zum Beispiel einen Gaspedalsensor 10, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20, einen Blockkühlmitteltemperatursensor 145, einen Kopfkühlmitteltemperatursensor 146, einen Atmosphärentemperatursensor 30 usw. aufweisen.
-
Die Mehrzahl von Wärmetauschelementen kann zum Beispiel einen LP-EGR-Kühler 155, eine Heizung 165, ein EGR-Ventil 160,einen Vorratsbehälter 150, einen Kühler 135, einen Ölkühler 125, einen HP-EGR-Kühler 120, ein Thermostat 115 usw. aufweisen.
-
Eine Mehrzahl von Kühlmittelleitungen ist zum Verbinden des Zylinderblocks 110, des Zylinderkopfes 100, der Mehrzahl von Wärmetauschelementen und der Kühlmittelpumpe 105 konfiguriert.
-
Das Kühlmittelsteuerventil 140 kann den Kühlmittelfluss von dem Zylinderblock 110 und dem Zylinderblock 100 und den Kühlmittelfluss zu der Mehrzahl von Wärmetauschelementen steuern. Verschiedene mechanische oder elektrische Vorrichtungen, welche den Kühlmittelfluss steuern können, können bei dem Kühlmittelsteuerventil 140 verwendet werden.
-
Der Vorratsbehälter 150 ist mit einer Kühlmittelleitung verbunden, die mit dem Kühler 135 verbunden ist, und Kühlmittel in dem Vorratsbehälter 150 wird der Kühlmittelpumpe 105 zugeführt. Das Thermostat 115 wird entsprechend der Kühlmitteltemperatur wahlweise geöffnet. Jedoch ist eine Position des Thermostats 115 nicht darauf beschränkt, wie in der Zeichnung gezeigt ist, und optional kann das Thermostat 115 nicht erforderlich sein.
-
Der Blockkühlmitteltemperatursensor 145 ist zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels in dem Zylinderblock 110 und Ausgeben eines entsprechenden Signals konfiguriert, und der Kopfkühlmitteltemperatursensor 146 ist zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels in dem Zylinderkopf 146 und Ausgeben eines entsprechenden Signals konfiguriert.
-
In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilung des Kühlmittels von dem Kühlmittelsteuerventil 140 zu der Mehrzahl von Wärmetauschelementen nicht darauf beschränkt, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Im Gegensatz dazu können zahlreiche Variationen verfügbar sein. Funktionen und Schemen der Wärmetauschelemente, zum Beispiel des Heizkörpers, des Kühlers usw., würden für einen technisch versierten Fachmann ersichtlich sein, und daher wird eine ausführliche Beschreibung weggelassen.
-
Die Kühlmittelpumpe 105 nimmt Kühlmittel von den Wärmetauschelementen auf und pumpt dieses.
-
Die Kühlmittelpumpe 105 kann das Kühlmittel dem Zylinderkopf 100 oder dem Zylinderblock 110 zuführen, oder kann das Kühlmittel dem Zylinderkopf 100 und dem Zylinderblock 110 gleichzeitig zuführen.
-
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Schiebers einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und die 4 bis 6 sind Schnittansichten einer Kühlmittelpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
-
Mit Bezug auf die 3 bis 6 weist die Kühlmittelpumpe 105 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Flügelrad 230, das an einer Seite einer Welle 200 montiert ist und derart konfiguriert ist, dass es ein Kühlmittel pumpt, eine Riemenscheibe 205, die an einer anderen Seite (d.h. der anderen Seite) der Welle 200 montiert ist und derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment aufnimmt, ein Pumpengehäuse 210, das einen Einlass 211, in welchen das Kühlmittel hineinfließt, und einen Auslass 213 aufweist, aus welchem das Kühlmittel herausfließt, einen Schieber 215, welcher derart angeordnet ist, dass er in einer Längsrichtung der Welle 200 bewegbar ist, um den Auslass 213 wahlweise zu blockieren oder zu öffnen, und einen Treiber auf, welcher derart konfiguriert ist, dass er den Schieber 215 bewegt.
-
Der Auslass 213 steht mit einem von dem Zylinderblock 110 und dem Zylinderkopf 100 in Verbindung oder steht mit sowohl dem Zylinderblock 110 als auch dem Zylinderkopf 100 in Verbindung. Der Auslass 213 führt das Kühlmittel zu dem Zylinderblock 110 und/oder dem Zylinderkopf 100, wenn der Auslass 213 geöffnet ist.
-
Die Riemenscheibe 205 ist an einem Ende der Welle 200 montiert und nimmt ein Drehmoment von einer Ausgangswelle des Motors auf, um die Welle 200 zu drehen.
-
Das Flügelrad 230 ist an einem Außenumfang der Welle 200 montiert und weist eine Drehscheibe 232 in einer Scheibenform und Flügel 234 auf, die an einer Fläche der Drehscheibe 232 ausgebildet sind.
-
Der Treiber weist einen Kühlmittelzuführabschnitt 250, der das Kühlmittel überträgt, das durch den Einlass 211 hindurch übertragen wird, eine Steuereinheit 290, die derart konfiguriert ist, dass sie das von dem Kühlmittelzuführabschnitt 250 übertragene Kühlmittel an die Außenseite auslässt oder das Kühlmittel wieder an die Kühlmittelpumpe 105 überträgt, und eine Steuerkammer 260 auf, die von dem Schieber 215 und dem Pumpengehäuse 210 gebildet wird und derart konfiguriert ist, dass sie den Schieber 215 in Abhängigkeit von der Übertragung des Kühlmittels von der Steuereinheit 290 bewegt.
-
Einen Positionssensor 300, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Position des Schiebers 215 erfasst und ein entsprechendes Signal abgibt, ist in dem Pumpengehäuse 210 angeordnet.
-
Eine Kühlmittelzuführöffnung 235 kann in dem Pumpengehäuse 210 derart ausgebildet sein, dass sie mit dem Einlass 211 und dem Kühlmittelzuführabschnitt 250 in Verbindung steht.
-
Ein Rückstellfederabschnitt 245 ist zwischen dem Schieber 215 und dem Flügelrad 230 vorgesehen, um den Schieber 215 federnd abzustützen, und ein Stützelement 240 kann zwischen dem Schieber 215 und dem Flügelrad 230 vorgesehen sein, um den Rückstellfederabschnitt 245 abzustützen.
-
Die Steuereinheit 290 weist ein Rückschlagventil 275, das derart konfiguriert ist, dass es verhindert, dass das von dem Kühlmittelzuführabschnitt 250 übertragene Kühlmittel zu dem Kühlmittelzuführabschnitt 250 zurückgeführt wird, ein Solenoid 270, das derart konfiguriert ist, das es das Rückschlagventil 275 öffnet und schließt, und eine Steuereinrichtung 280 auf, die den Betrieb des Solenoids 270 steuert.
-
Der Schieber 215 weist einen vertikalen Abschnitt 215b, der senkrecht zu der Welle 200 ausgebildet ist, und einen Blockabschnitt 215a auf, der senkrecht zu dem vertikalen Abschnitt 215b ausgebildet ist und wahlweise den Auslass 213 blockiert.
-
Eine Passage 214, welche das Kühlmittel zu wenigstens einem Wärmetauschelement führt, ist in dem Pumpengehäuse 210 ausgebildet.
-
Die Passage 214 kann parallel zu der Welle 200 sein.
-
Die Mehrzahl von Kühlmittelleitungen umfassen eine Bypasskühlmittelleitung 305, welche mit der Passage 214 verbunden ist und das Kühlmittel ständig zu dem wenigstens einen Wärmetauschelement führt.
-
Das Wärmetauschelement, das mit der Passage 214 verbunden ist, kann der LP-EGR-Kühler 155 und/oder die Heizung 165 sein, und daher kann das Kühlmittel kontinuierlich zu dem LP-EGR-Kühler 155 und/oder der Heizung 165 unabhängig von den Antriebsbedingungen eines Fahrzeuges geführt werden.
-
Die Mehrzahl von Kühlmittelleitungen umfassen ferner eine Blockkühlmittelleitung 303, die Kühlmittel zu dem Zylinderblock 110 führt, eine Kopfkühlmittelleitung 301, die Kühlmittel zu dem Zylinderkopf 100 führt, eine Kühlerkühlmittelleitung 312, die derart konfiguriert ist, dass sie Kühlmittel zu dem Kühler 135 führt, und Hilfskühlmittelleitungen 307, 314 und 316, die Kühlmittel zu der Mehrzahl von Wärmetauschelementen führen.
-
Das Kühlmittelsteuerventil 140 steuert den Kühlmittelfluss zu der Blockkühlmittelleitung 303, der Kopfkühlmittelleitung 301, der Kühlerkühlmittelleitung 312 und den Hilfskühlmittelleitungen 307, 314 und 316 entsprechend der Steuerung der Steuereinrichtung 280.
-
Eine Ausfallsicherheitsöffnung 216, die mit dem Auslass 213 in Verbindung steht, wenn der Schieber 215 vollständig geschlossen ist, ist in dem Blockabschnitt 215a ausgebildet.
-
Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 bis 6 der Betrieb der Kühlmittelpumpe und des Kühlsystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
-
In dem Zustand, in dem die Riemenscheibe 205, die mit einer Kurbelwelle verbunden ist, gedreht wird, wird der Teil des Kühlmittels, der an den Einlass 211 übertragen wird, über die Kühlmittelzuführöffnung 235 und den Kühlmittelzuführabschnitt 250 an das Rückschlagventil 250 übertragen.
-
Die Steuereinrichtung 280 ermittelt eine Öffnungsrate des Schiebers 215 basierend auf Signalen des Fahrzeugbetriebszustand-Erfassungsabschnitts, der den Gaspedalsensor 10, den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20, den Blockkühlmitteltemperatursensor 145, den Kopfkühlmitteltemperatursensor 146 und den Atmosphärentemperatursensor 30 aufweist, und gibt das Signal, das der Öffnungsrate entspricht, an das Solenoid 270 ab, wodurch das Rückschlagventil 275 in Abhängigkeit von dem Betrieb des Solenoidventils 270 geöffnet und geschlossen wird.
-
Wenn das Rückschlagventil 275 geöffnet ist, fließt das über den Kühlmittelzuführabschnitt 250 übertragene Kühlmittel an der Abführseite vorbei, der Schieber 215 bewegt sich durch die Federkraft des Rückstellfederabschnitts 245 zurück, d.h. bewegt sich in der Zeichnung nach rechts, und das Kühlmittel wird über den Auslass 213 zu dem Zylinderblock 110 und/oder dem Zylinderkopf 100 geführt.
-
Wenn das Rückschlagventil 275 geschlossen ist, wird das über den Kühlmittelzuführabschnitt 250 übertragene Kühlmittel an die Steuerkammer 260 übertragen, der Schieber 215 bewegt sich durch den Kühlmitteldruck in der Steuerkammer 260 nach vorn, d.h. bewegt sich in der Zeichnung nach links, und schließt den Auslass 213.
-
Die Steuereinrichtung 280 kann den Betrieb des Solenoids 270 entsprechend einer Position des Schiebers 215 durch Ausgabesignale des Positionssensors 300 steuern.
-
Die Steuereinrichtung 280 steuert den Auslass 213 derart, dass er geschlossen wird, wenn ein Ausgabesignal des Kopfkühlmitteltemperatursensors 146 eine vorbestimmte kalte Antriebsbedingung erfüllt.
-
Die vorbestimmte kalte Antriebsbedingung kann vorgegeben sein, indem das Ausgabesignal des Kopfkühlmitteltemperatursensors 146 kleiner als 50°C ist.
-
Wie in 5 gezeigt, steuert bei der kalten Antriebsbedingung die Steuereinrichtung 280 den Blockabschnitt 215a derart, dass er den Auslass 213 schließt, und daher fließt das Kühlmittel nicht in die Blockkühlmittelleitung 303 und die Kopfkühlmittelleitung 310, so dass die Aufwärmzeit des Motors 101 reduziert werden kann. Jedoch kann das Kühlmittel durch die Passage 214 und die Bypasskühlmittelleitung 305 hindurchfließen, und daher können der LP-EGR-Kühler 155 und/oder die Heizung 165 mit dem Kühlmittel Wärme tauschen.
-
Die Steuereinrichtung 280 steuert den Betrieb der Kühlmittelpumpe 105 und des Kühlmittelsteuerventils 140, wenn Ausgabesignale des Blockkühlmitteltemperatursensors 145 und des Kopfkühlmitteltemperatursensors 146 eine vorbestimmte warme Antriebsbedingung oder eine vorbestimmte Hochtemperatur-Antriebsbedingung erfüllen.
-
Die vorbestimmte warme Antriebsbedingung kann vorgegeben sein, indem das Ausgangssignal des Kopfkühlmitteltemperatursensors 146 50°C bis 90°C ist, und die vorbestimmte Hochtemperatur-Antriebsbedingung kann vorgegeben sein, indem das Ausgabesignal des Blockkühlmitteltemperatursensors 145 höher als 90°C ist.
-
Wie in 4 gezeigt, steuert die Steuereinrichtung 280 den Betrieb des Solenoids 270 derart, dass es den Schieber 215 in eine vorbestimmte Position zum Einstellen des Öffnungsmaßes des Auslasses 213 bewegt, und steuert den Betrieb des Kühlmittelsteuerventils 140, damit das Kühlmittel zu der Mehrzahl von Kühlmittelleitungen fließt.
-
In diesem Falle kann das Kühlmittel über die Bypasskühlmittelleitung 305 und die Hilfskühlmittelleitung 314 gleichzeitig zu dem LP-EGR-Kühler 155 und/oder der Heizung 165 fließen.
-
Die Steuerung der Positionen des Schiebers 215 und der Fluss des Kühlmittels in den Kühlmittelleitungen entsprechend den Fahrzeugbetriebszuständen werden durch Versuche im Voraus ermittelt, und eine ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
-
Die Steuereinrichtung 280 ermittelt entsprechend den Ausgabesignalen des Positionssensors 300, des Blockkühlmitteltemperatursensors 145 und des Kopfkühlmitteltemperatursensors 146, ob eine vorbestimmte Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist, und steuert den Betrieb des Solenoidventils 270, damit der Schieber 215 sich bewegt, wenn die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist.
-
Zum Beispiel ermittelt die Steuereinrichtung 280, dass die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist, wenn der Schieber 215 festsitzt.
-
Wenn die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist, bewegt sich der Schieber 215 in die vollständig geschlossene Position (in der Zeichnung in Richtung nach links), wie in 6 gezeigt ist, und bewegt sich wiederholt in die vollständig geöffnete Position (in der Zeichnung in Richtung nach rechts), wie in 4 gezeigt ist, so dass der Schieber 215 aus dem festsitzenden Zustand entweichen kann. In diesem Falle kann, wie in 6 gezeigt, da die Ausfallsicherheitsöffnung 216 und der Auslass 213 miteinander in Verbindung stehen, das Kühlmittel kontinuierlich fließen.
-
Ebenso kann die Steuereinrichtung 280 zum Beispiel bei einem abnormalen Betrieb der Kühlmittelpumpe 105, bei Fehlfunktionen des Positionssensors 300 und bei schnellen Änderungen der Kühlmitteltemperatur usw. ermitteln, dass die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist.
-
Wenn die Ausfallsicherheit-Betriebsbedingung erfüllt ist, kann die Steuereinrichtung 280 den vollständig geschlossenen Zustand des Schiebers 215, wie in 6 gezeigt, beibehalten, so dass die Ausfallsicherheitsöffnung 216 und der Auslass 213 miteinander in Verbindung stehen, um zu verhindern, dass der Motor 101 überhitzt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
