TWI396634B - Vehicle cooling system - Google Patents

Description

車輛冷卻系統

本發明是有關於一種車輛冷卻系統，特別是指一種具有可變流量泵浦的車輛冷卻系統。

如圖1所示，一習用車輛冷卻系統1包含一容置有用於冷卻引擎11之冷卻液15的水箱14、一將該水箱內的冷卻液15輸送至該引擎的泵浦12，及一控制冷卻液15流回水箱中流量的節溫器13。

參閱圖2，該節溫器13包括一中空狀本體131，該本體131具有一入水口132、一第一出水口133，及一截面積小於該第一出水口133的第二出水口134。該本體131內設置有一具有一開關閥136的蠟室135。

該習用車輛冷卻系統1利用流出該引擎11之冷卻液15的溫度，使該節溫器13內的蠟室135因熱脹冷縮效果控制該開關閥136。當該冷卻液15的溫度低時，該冷卻液15自該截面積較小的第二出水口134流回該水箱14；而當該冷卻液15的溫度高時，該冷卻液15自該截面積較大第一出水口133流回該水箱14。但該習用車輛冷卻系統1在該引擎11高轉速而該冷卻液15低溫時，由於該節溫器13仍處於該第二出水口134，使得該冷卻液15的流動阻力增大進而造成該引擎11的功率消耗增加。且該習用車輛冷卻系統1的泵浦12之流量僅依該引擎11轉速變化，要對該引擎11作定溫控制不容易，進而影響該引擎11的壽命。

亦有以可變流量之電動泵浦取代習用泵浦12，以克服該習用車輛冷卻系統1於低溫時造成該引擎11的功率消耗增加，並克服習用節溫器熱蠟式反應速度慢，無法依引擎負荷狀態做即時的流量調整，進而對該引擎11進行定溫控制，然而，電動泵浦壽命短、功率差且價格昂貴亦是其應用上的重大缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有可變流量泵浦的車輛冷卻系統，降低因冷卻水所造成流阻，進而改善引擎的功率消耗。此外，本發明使引擎在定轉速下仍可控制冷卻液的流量，並依照不同負載作不同的冷卻，進而使引擎溫度接近恆溫，提高引擎的耐疲勞強度有助於引擎耐久性的提昇。

於是，本發明之車輛冷卻系統，用於控制車輛引擎的溫度，包含一容置用於冷卻引擎之冷卻液的水箱、一用於將冷卻液輸送至該引擎的可變流量泵浦，及一控制單元。

該可變流量泵浦包括一具有一入水口，及一出水口的中空狀殼體、一容置於該殼體內部，且為該引擎所驅動的輪葉、一可轉動地容置於該殼體內部的控制閥、一接收自該控制單元之訊號處理器的訊號以驅動該控制閥轉動的驅動單元。

該控制單元包括一用於偵測引擎溫度訊號的溫度偵測器、一與該溫度偵測器相連接的訊號處理器，該訊號處理器用於處理該溫度偵測器所獲得之溫度訊號，並輸出相對應的控制訊號以控制該可變流量泵浦輸送至引擎之冷卻液的流量。

本發明之功效在於以該可變流量泵浦再配合控制單元的控制，進而控制冷卻液的流量，達到控制引擎溫度及減少引擎功率消耗的目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖3、4及圖5所示，本發明車輛冷卻系統2之一較佳實施例，該車輛冷卻系統2是用於控制一車輛引擎3的溫度，包含一容置用於冷卻該引擎3之冷卻液41的水箱4、一用於將冷卻液41輸送至該引擎3的可變流量泵浦5，及一控制單元6。

該控制單元6包括一用於偵測該引擎3之溫度訊號611的溫度偵測器61、一用於偵測該引擎3之進氣負壓訊號621的進氣負壓偵測器62、一用於偵測該引擎3之轉速訊號631的轉速偵測器63、一用於偵測該引擎3之油門位置訊號641的油門位置偵測器64，及一與該等偵測器61、62、63、64相連接的訊號處理器65，該訊號處理器65用於處理該等偵測器61、62、63、64所得之該等訊號611、621、631、641，並輸出一相對應的控制訊號651以控制該可變流量泵浦5輸送至該引擎3之冷卻液41的流量。於本較佳實施例中，該控制單元6包括該溫度偵測器61、該進氣負壓偵測器62、該轉速偵測器63，及該油門位置偵測器64等四個偵測器及該訊號處理器65，但該控制單元6也可僅包括該溫度偵測，或由該溫度偵測器61與至少一前述其餘偵測器相配合，再配合該訊號處理器65亦可達到控制該可變流量泵浦5輸送至引擎3之冷卻液41的流量之功效，不應以本實施例為限。

該可變流量泵浦5包括一具有一入水口513，及一出水口514的中空狀殼體51、一容置於該殼體51內部，且為該引擎3所驅動的輪葉52、一容置於該殼體51內部且可轉動地樞設於該輪葉52相對上方的控制閥53、一容置於該殼體51內，且位於該輪葉52與該控制閥53間的間隔塊55，及一設置於該殼體51的外壁面512，用於接收自該控制單元6之訊號處理器65的訊號以驅動該控制閥53轉動的驅動單元54。該間隔塊55、該輪葉52、該控制閥53，及該殼體51的內壁面511相互配合界定出一循環道515。而該控制閥53具有一閥體532，及一穿置該閥體532的轉軸531，該閥體532可繞該轉軸531轉動以調整該出水口514與該循環道515的比例。該驅動單元54具有一馬達541，及一齒輪組542，該齒輪組542具有一為該馬達541所驅動的主動齒輪543、一固設於該控制閥53之轉軸531之一端的被動齒輪544，及一與該主動齒輪543及該被動齒輪544相互嚙合的減速齒輪545。

該車輛冷卻系統2更包含一設置於該控制閥53之轉軸531另一端的感測器7，該感測器7與該控之單元的訊號處理器65相連接，且用於偵測該控制閥53的位置並將位置訊號71轉傳回該控制單元6的訊號處理器65，作成該控制閥53的定位處理。

參閱圖3、4及圖5，車輛剛剛發動時該引擎3開始運轉，連動該輪葉52的轉動，帶動該水箱4的冷卻液41往該引擎3的方向流動，該等偵測器61、62、63、64將當時該引擎3的溫度訊號611、轉速訊號631、進氣負壓訊號621、及油門位置訊號641同時或單獨地傳送回該訊號處理器65，該等訊號611、621、631、641經該訊號處理器65運算後將該相對應之控制訊號651輸出至該可變流量泵浦5的驅動單元54，由於該引擎3剛發動時溫度較低為使該引擎3於段時間內到達工作溫度，該控制閥53的閥體532完全封閉該可變流量泵浦5的出水口514，該感測器7將該閥體532完全封閉該可變流量泵浦5的出水口514的位置訊號71傳送回該訊號處理器65。此時，自該可變流量泵浦5之入水口513進入的冷卻液41完全於該可變流量泵浦5內的循環道515循環，使該引擎3的溫度迅速升溫至工作溫度，降低排污與油耗。

參閱圖3、4及圖6，當該引擎3的溫度持續上升時，該訊號處理器65持續處理來自該等偵測器61、62、63、64所偵測到該引擎3的溫度訊號611、轉速訊號631、進氣負壓訊號621、油門位置訊號641，及來自該感測器7所測得有關該控制閥53之閥體532的位置訊號71，以決定該可變流量泵浦5的出水口514與該循環道515間的比例，此時，自該可變流量泵浦3之入水口513進入的冷卻液41一部份流向該引擎3，剩下的冷卻液41於該可變流量泵浦5的循環道515內循環，使該引擎3能於保持在工作溫度。

參閱圖3、4及圖7，該訊號處理器65持續處理來自該等偵測器61、62、63、64所偵測到該引擎3的溫度訊號611、轉速訊號631、進氣負壓訊號621、油門位置訊號641，及來自該感測器7所測得有關該控制閥53之閥體532的位置訊號71，當車輛處於重負載時該引擎3溫度迅速升高，為控制該引擎3保持在工作溫度故輸出該控制訊號651，使該控制閥53的閥體532將該可變流量泵浦5的出水口514完全打開，並完全封閉該可變流量泵浦5的循環道515，此時，自該可變流量泵浦5入水口513流入的冷卻液41，完全自該可變流量泵浦5的出水口514流向該引擎3，以控制該引擎3的溫度保持在工作溫度。於本較佳實施例中，該溫度偵測器61是偵測該引擎3的外殼(圖未示)之溫度訊號611，但該溫度偵測器61亦可偵測該引擎3的冷卻水道(圖未示)內冷卻液41之溫度訊號611，不應以本實施例為限。

歸納上述，本發明之車輛冷卻系統2，利用該控制單元6的溫度偵測器61、進氣負壓偵測器62、轉速偵測器63，及油門開度偵測器，分別偵測該引擎3的溫度訊號611、轉速訊號631、進氣負壓訊號621、油門位置訊號641，該等訊號611、621、631、641經該訊號處理器65運算後將該相對應的控制訊號651輸出至該可變流量泵浦5的驅動單元54以驅動該可變流量泵浦5之控制閥53的閥體532的位置，進而達到控制冷卻液41流向該引擎3之流量的目的，以達到該引擎3之最佳的溫度控制，減少該引擎3功率的損耗，並使該引擎3溫度變化小以提高該引擎3的抗疲勞強度，有助於提升該引擎3的耐久性，故確實能達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．車輛冷卻系統

3．．．引擎

4．．．水箱

41．．．冷卻液

5．．．可變流量泵浦

51．．．殼體

511．．．內壁面

512．．．外壁面

513．．．入水口

514．．．出水口

515．．．循環道

52．．．輪葉

53．．．控制閥

531．．．轉軸

532．．．閥體

54．．．驅動單元

541．．．馬達

542．．．齒輪組

543．．．主動齒輪

544．．．被動齒輪

545．．．減速齒輪

55．．．間隔塊

6．．．控制單元

61．．．溫度偵測器

611．．．溫度訊號

62．．．進氣負壓偵測器

621．．．進氣負壓訊號

63．．．轉速偵測器

631．．．轉速訊號

64．．．油門位置偵測器

641．．．油門位置訊號

65．．．訊號處理器

651．．．控制訊號

7．．．感測器

71．．．位置訊號

圖1是一系統示意圖，說明習用車輛冷卻系統的組成元件；圖2是一剖面圖，說明習用汽車冷卻系統之節溫器的構造態樣；圖3是一系統示意圖，說明本發明車輛冷卻系統較佳實施例的組成元件；圖4是一側視圖示意圖，說明該較實施例中之可變流量泵浦的組成構件間的位置關係；圖5是一剖面圖，說明該較佳實施例之可變流量泵浦之出水口全閉的態樣；圖6是一類似圖5的視圖，說明該較佳實施例之可變流量泵浦的控制閥體控制該出水口及該循環道間的比例；及圖7是一類似圖6的視圖，說明該較佳實施例之可變流量泵浦之出水口全開的態樣。

2．．．車輛冷卻系統

3．．．引擎

4．．．水箱

41．．．冷卻液

5．．．可變流量泵浦

51．．．殼體

53．．．控制閥

6．．．控制單元

61．．．溫度偵測器

611．．．溫度訊號

62．．．進氣負壓偵測器

621．．．進氣負壓訊號

63．．．轉速偵測器

631．．．轉速訊號

64．．．油門位置偵測器

641．．．油門位置訊號

65．．．訊號處理器

651．．．控制訊號

7．．．感測器

71．．．位置訊號

Claims (13)

1. 一種車輛冷卻系統，用於控制車輛引擎的溫度，包含：一水箱，容置用於冷卻引擎的冷卻液；一可變流量泵浦，用於將冷卻液輸送至該引擎，包括一具有一入水口及一出水口的中空狀殼體、一容置於該殼體內部且為該引擎所驅動的輪葉、一可轉動地容置於該殼體內部的控制閥、一用於驅動該控制閥轉動的驅動單元，以及一容置於該殼體內且位於該輪葉與該控制閥間的間隔塊，該間隔塊、該輪葉、該控制閥，及該殼體的內壁面相互配合界定出一循環道，該控制閥具有一閥體，及一穿置該閥體的轉軸，該閥體可為該轉軸所帶動；及一控制單元，包括一用於偵測該引擎之溫度訊號的溫度偵測器、一與該溫度偵測器相連接的訊號處理器，該訊號處理器用於處理該溫度偵測器所得之溫度訊號，並輸出相對應的訊號控制該驅動單元以驅動該控制閥的轉軸，以帶動該閥體調整該出水口與該循環道的比例，進而改變該可變流量泵浦輸送至引擎之冷卻液的流量。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之車輛冷卻系統，其中，該可變流量泵浦的驅動單元設置於該殼體的外壁面上，該驅動單元具有一馬達。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之車輛冷卻系統，其中，該可變流量泵浦的驅動單元更具有一齒輪組，該齒輪組具有一為該驅動單元的馬達所驅動的主動齒輪、一固設 於該控制閥之轉軸上的被動齒輪，及一與該主動齒輪及該被動齒輪相互嚙合的減速齒輪。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之車輛冷卻系統，更包含一感測器，該感測器與該控制閥之轉軸相連結，且與該控制單元之訊號處理器相連接，該感測器用於偵測該控制閥的位置並將位置訊號轉傳回該控制單元的訊號處理器。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元之溫度偵測器用於偵測該引擎之殼體的溫度訊號。
6. 依據申請專利範圍第4項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元之溫度偵測器用於偵測該引擎之冷卻液的溫度訊號。
7. 依據申請專利範圍第5或6項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之進氣負壓訊號的進氣負壓偵測器，該進氣負壓偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該進氣負壓訊號傳回該訊號處理器。
8. 依據申請專利範圍第5或6項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之轉速訊號的轉速偵測器，該轉速偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該轉速訊號傳回該訊號處理器。
9. 依據申請專利範圍第5或6項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之油門位置訊號的油門位置偵測器，該油門位置偵測器也與該訊號處 理器相連接，並將該油門位置訊號傳回該訊號處理器。
10. 依據申請專利範圍第7項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之轉速訊號的轉速偵測器，該轉速偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該轉速訊號傳回該訊號處理器。
11. 依據申請專利範圍第8項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之油門位置訊號的油門位置偵測器，該油門位置偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該油門位置訊號傳回該訊號處理器。
12. 依據申請專利範圍第9項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之進氣負壓訊號的進氣負壓偵測器，該進氣負壓偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該進氣負壓訊號傳回該訊號處理器。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之車輛冷卻系統，其中，該控制單元更包括一用於偵測該引擎之轉速訊號的轉速偵測器，該轉速偵測器也與該訊號處理器相連接，並將該轉速訊號傳回該訊號處理器。