專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成及其流量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵，具體涉及一種可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流量以控制冷卻水溫度的水泵總成、以及相應(yīng)的流量控制方法。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)最佳的工作溫度，在該溫度下，各運(yùn)行部件之間的配合間隙等處于最佳狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率高，燃燒更加充分，并可最大限度地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度控制通常是由一種具有主、副閥門的蠟式調(diào)溫器實(shí)現(xiàn)的，調(diào)溫器同時(shí)控制主閥門和副閥門的開閉，主閥門用于控制冷卻水大循環(huán)通道，而副閥門則用于控制冷卻水小循環(huán)通道。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度較低，此時(shí)調(diào)溫器的主閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，而副閥門則處于開啟狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水走小循環(huán)，冷卻水不通過散熱器冷卻，因而不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度可以較快地上升以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)，進(jìn)而使發(fā)動(dòng)機(jī)能進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度升高，調(diào)溫器內(nèi)的石蠟在感應(yīng)體內(nèi)熔化膨脹，進(jìn)而推動(dòng)其內(nèi)的推桿軸向移動(dòng)，在推桿移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)調(diào)溫器主閥門打開，并相應(yīng)地關(guān)閉副閥門，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水走大循環(huán)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低，以確保其工作在合理的溫度范圍。例如，在中國專利文獻(xiàn)上公開的“一種調(diào)溫器”，其申請(qǐng)公布號(hào)為CN102588067A，它包括蓋、支架、頂出機(jī)構(gòu)及固定在頂出機(jī)構(gòu)上與其聯(lián)動(dòng)的主閥門、副閥門和密封件，頂出機(jī)構(gòu)由推桿、主彈簧、柱狀蠟式感應(yīng)體組成，柱狀蠟式感應(yīng)體設(shè)有感應(yīng)體底座，感應(yīng)體上蓋，感應(yīng)體底座和感應(yīng)體上蓋之間設(shè)有蠟室，推桿和蠟室之間設(shè)有橡膠膜片；所述感應(yīng)體上蓋、推桿和橡膠膜片之間設(shè)有橡膠密封圈。該調(diào)溫器采用感溫蠟做動(dòng)力源，利用蠟的熱膨脹力引起密封橡膠膜片的軸向變形，從而推動(dòng)閥門做開啟、閉合動(dòng)作。然而，通過蠟式調(diào)溫器控制發(fā)動(dòng)機(jī)溫度存在以下問題:由于是通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度來間接地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，因此不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的工況來調(diào)節(jié)調(diào)溫器閥門的開度，不能實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵是按照最大熱負(fù)荷時(shí)所需要的冷卻性能設(shè)計(jì)的，因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)被過度冷卻，并且蠟式調(diào)溫器的反應(yīng)速度慢，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)水溫波動(dòng)大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)油耗及排放的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況來精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、以及發(fā)動(dòng)機(jī)水溫波動(dòng)大的問題，提供一種可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況快速、精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成以及相應(yīng)的流量控制方法，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)時(shí)能夠快速暖機(jī)，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的冷卻效果，以使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒更加充分，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，包括水泵殼體，水泵殼體一端設(shè)置有葉輪腔，葉輪腔內(nèi)設(shè)有葉輪軸，葉輪軸上固定有葉輪，葉輪軸伸出葉輪腔外的一端固定有驅(qū)動(dòng)輪，所述葉輪腔在徑向的側(cè)壁上設(shè)有水泵出水口，水泵出水口內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的出水閥芯，從而構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)閥門，所述水泵殼體還設(shè)有與葉輪腔呈軸向排列圓柱形的進(jìn)水閥腔，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上設(shè)有第一進(jìn)水口，進(jìn)水閥腔內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)水閥芯，進(jìn)水閥腔與進(jìn)水閥芯構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)閥門，所述進(jìn)水閥芯內(nèi)設(shè)有沿進(jìn)水閥腔的軸向延伸并與葉輪腔連通的進(jìn)水通道，進(jìn)水閥芯在軸向上對(duì)應(yīng)第一進(jìn)水口位置設(shè)有與進(jìn)水通道相通的第一進(jìn)水孔；水泵殼體內(nèi)還設(shè)有控制電機(jī)，控制電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)分別與進(jìn)水閥芯以及出水閥芯相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明在用于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制時(shí)，可省去現(xiàn)有的石蠟式調(diào)溫器，水泵出水口和發(fā)動(dòng)機(jī)水套的進(jìn)水口相連接，第一進(jìn)水口則和散熱器的出水口相連接，這樣，水泵總成上的第一旋轉(zhuǎn)閥門可用于控制水泵輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)水套的出水，而第二旋轉(zhuǎn)閥門則用于控制經(jīng)過散熱器冷卻的冷卻水進(jìn)入水泵。本發(fā)明不再單獨(dú)根據(jù)冷卻水溫度控制發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，而是由發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況(轉(zhuǎn)速、負(fù)載等)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度、環(huán)境溫度等條件對(duì)控制電機(jī)進(jìn)行快速控制，進(jìn)而控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)閥門的開閉，以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳溫度。與現(xiàn)有的石蠟式調(diào)溫器相比較，其溫度調(diào)控的速度更快捷，特別是可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)控，避免當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)被過度冷卻，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒更加充分，有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門全部處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的冷卻水是完全封閉、不流動(dòng)的，冷卻水在水泵中進(jìn)行自循環(huán)，因此整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)可更快速地實(shí)現(xiàn)暖機(jī)。作為優(yōu)選，所述進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上還設(shè)有第二進(jìn)水口，進(jìn)水閥芯上對(duì)應(yīng)第二進(jìn)水口位置設(shè)有與進(jìn)水通道相通的第二進(jìn)水孔。第二進(jìn)水口用于和機(jī)油冷卻器的出水口相連接，從而使進(jìn)水閥芯和進(jìn)水閥腔構(gòu)成的第二旋轉(zhuǎn)閥門可同時(shí)控制兩條通道，當(dāng)控制電機(jī)控制進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水流量時(shí)，可同時(shí)調(diào)控通過機(jī)油冷卻器的冷卻水流量，以控制機(jī)油冷卻器的散熱。作為優(yōu)選，所述進(jìn)水閥芯的外側(cè)壁在軸向上對(duì)應(yīng)第一、第二進(jìn)水孔處分別具有弧形凸肩，進(jìn)水閥腔則在第一、第二進(jìn)水口處分別具有與弧形凸肩適配的弧形凹陷。在進(jìn)水閥芯上設(shè)置兩個(gè)弧形凸肩，弧形凸肩在縱向截面上呈外凸的弧形，從而使整個(gè)進(jìn)水閥芯呈葫蘆形，這樣，內(nèi)部設(shè)有進(jìn)水通道的進(jìn)水閥芯在第一、第二進(jìn)水口處具有更高的抗壓強(qiáng)度，從而有利于提高進(jìn)水閥芯和進(jìn)水閥腔之間的密封性能，并可降低進(jìn)水閥芯的壁厚，有利于減輕重量和加工制造。此外，整體呈葫蘆形的進(jìn)水閥芯可極大地減少與進(jìn)水閥腔的接觸面積，從而可降低進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，進(jìn)而有利于控制電機(jī)對(duì)進(jìn)水閥芯的控制。作為優(yōu)選，所述進(jìn)水閥芯的進(jìn)水通道內(nèi)設(shè)有閥桿支承座，閥桿支承座的中心設(shè)置具有花鍵槽的支承孔；一進(jìn)水閥桿插接在支承孔內(nèi)，進(jìn)水閥桿上設(shè)有與支承孔的花鍵槽適配的花鍵，進(jìn)水閥桿遠(yuǎn)離葉輪腔一端連接有渦輪，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與渦輪嚙合的蝸桿；進(jìn)水閥芯在靠近葉輪腔一端設(shè)有主動(dòng)齒輪，出水閥芯的閥桿上設(shè)有與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪。本發(fā)明通過蝸輪蝸桿使控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)水閥芯通過主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪同步控制第一旋轉(zhuǎn)閥門的開閉，從而方便第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門之間開閉時(shí)間的配合。由于進(jìn)水閥芯同時(shí)起到傳動(dòng)軸的作用，因而有利于簡(jiǎn)化整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且蝸輪蝸桿具有較大的傳動(dòng)比，可極大地縮小控制電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的誤差對(duì)進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度的影響，有利于提高兩個(gè)旋轉(zhuǎn)閥門的控制精度，并降低對(duì)控制電機(jī)的精度要求。作為優(yōu)選，所述葉輪腔在徑向的側(cè)壁上還設(shè)有回水管，進(jìn)水閥芯在設(shè)有第一進(jìn)水孔的弧形凸肩處還設(shè)有回水孔，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上則對(duì)應(yīng)地設(shè)有回水口，所述回水管與回水口連通。回水管、回水口、回水孔構(gòu)成一個(gè)水泵的自循環(huán)通道，從而使進(jìn)水閥芯和進(jìn)水閥腔構(gòu)成的第一旋轉(zhuǎn)閥門可同時(shí)控制三條通道。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門開啟，而自循環(huán)通道被切斷，冷卻水走大循環(huán)；在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)暖機(jī)時(shí)，第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門同時(shí)關(guān)閉，自循環(huán)通道開啟，水泵里面的冷卻水可通過自循環(huán)通道自循環(huán)，因而有利于降低水泵自循環(huán)時(shí)的負(fù)載。作為優(yōu)選，所述第一進(jìn)水孔為橫向布置的等腰三角形。這樣在進(jìn)水閥芯增加一個(gè)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)水截面積增加值會(huì)線性地變大，因而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度剛剛超過最佳溫度值時(shí)，冷卻水的流量增加值較小，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度超過最佳溫度值較多時(shí)，進(jìn)水閥芯增加一個(gè)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而冷卻水的流量增加值較大，因而既有利于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較高時(shí)的快速降溫，又有利于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的精確控制。一種基于權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成流量控制方法，包括如下步驟:
a.設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化的最小單位值以及出水閥芯和進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU按事先設(shè)定的間隔時(shí)間重復(fù)采集發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值進(jìn)行比較；
b.發(fā)動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值，ECU控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門關(guān)閉，水泵進(jìn)行自循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速暖機(jī):
c.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升至超過預(yù)先設(shè)定的工作溫度最佳值至少一個(gè)最小單位值時(shí)，ECU根據(jù)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況以及預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)向控制電機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令使其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，并通過傳動(dòng)系統(tǒng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的角度，此時(shí)第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門打開一個(gè)對(duì)應(yīng)的開口，對(duì)應(yīng)流量的冷卻水開始循環(huán)工作帶走多余的熱量;
d.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU再次采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)，ECU控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度保持不變，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為正值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為負(fù)值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯反向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以此類推，直至發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值為止。本發(fā)明的流量控制方法中摒棄了現(xiàn)有技術(shù)通過石蠟式調(diào)溫器的控制方式，改為電子控制，E⑶預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況以及對(duì)應(yīng)的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度超過最佳值時(shí)，ECU即可根據(jù)控制數(shù)據(jù)快速地控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度能快速地得以調(diào)整，使發(fā)動(dòng)技能保持在最佳工作狀態(tài)。特別是，當(dāng)ECU根據(jù)控制數(shù)據(jù)控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度后，還可繼續(xù)采集發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度數(shù)據(jù)信息，并相應(yīng)地使出水閥芯和進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行微調(diào)，使其保持在最佳工作溫度。作為優(yōu)選，在步驟d中，當(dāng)ECU采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)，記錄此時(shí)的控制電機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并將其替換預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)此時(shí)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度值。由于ECU中預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)在控制發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度時(shí)難免會(huì)有誤差，因而本發(fā)明將汽車實(shí)際行駛時(shí)的控制數(shù)據(jù)存入ECU，并替換原有的控制數(shù)據(jù)，從而使控制數(shù)據(jù)更加符合汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，特別是，隨著車輛行駛里程的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器性能等會(huì)有所變化，而本發(fā)明的上述控制數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)更新的，因而使冷卻水的流量調(diào)整過程更快捷，確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳溫度范圍。綜上所述，本發(fā)明具有如下有益效果:發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)間更短，避免發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的過度冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度控制快速準(zhǔn)確，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒更加充分，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。


圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成去除水泵殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、水泵殼體 2、葉輪腔 21、葉輪軸 22、葉輪 23、驅(qū)動(dòng)輪 24、出水閥芯 25、水泵出水口 3、進(jìn)水閥腔31、第一進(jìn)水口 32、第二進(jìn)水口 4、進(jìn)水閥芯 41、弧形凸肩42、第一進(jìn)水孔43、第二進(jìn)水孔44、回水孔5、控制電機(jī)61、渦輪62、蝸桿63、主動(dòng)齒輪64、從動(dòng)齒輪65、惰輪
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成流量控制方法所采用的是如圖1、圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，該發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成包括水泵殼體1，水泵殼體內(nèi)并排設(shè)置有葉輪腔2以及圓柱形的進(jìn)水閥腔3，設(shè)置在水泵殼體一端的葉輪腔內(nèi)設(shè)有葉輪軸21，葉輪軸上固定有葉輪22，葉輪軸一端伸出到葉輪腔外并在伸出端固定有驅(qū)動(dòng)輪23，該驅(qū)動(dòng)輪主要由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，葉輪腔在徑向的側(cè)壁上設(shè)置水泵出水口 25，水泵出水口內(nèi)設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的出水閥芯24，出水閥芯呈球形，其上設(shè)置相應(yīng)的通孔，從而構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)閥門。進(jìn)水閥腔沿葉輪腔的軸向排列，并與葉輪腔同軸布置，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上沿軸向錯(cuò)位設(shè)置有第一進(jìn)水口 31、第二進(jìn)水口 32，進(jìn)水閥腔內(nèi)則相應(yīng)地設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)水閥芯4，進(jìn)水閥腔與進(jìn)水閥芯構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)閥門。進(jìn)水閥芯總體為一薄殼類構(gòu)件，其內(nèi)部為沿進(jìn)水閥腔的軸向延伸并與葉輪腔連通的進(jìn)水通道，進(jìn)水閥芯在軸向上對(duì)應(yīng)第一、第二進(jìn)水口位置分別設(shè)置與進(jìn)水通道相通的第一進(jìn)水孔42和第二進(jìn)水孔43，第一、第二進(jìn)水孔均為橫向布置的等腰三角形。為了提高進(jìn)水閥芯的抗壓強(qiáng)度，以增強(qiáng)其密封性能，進(jìn)水閥芯的外側(cè)壁在軸向上對(duì)應(yīng)第一、第二進(jìn)水孔處分別具有弧形凸肩41，從而使進(jìn)水閥芯整體呈葫蘆形，相應(yīng)地，進(jìn)水閥腔則在第一、第二進(jìn)水口處分別具有與弧形凸肩適配的弧形凹陷。當(dāng)然，為便于加工制造，第一、第二進(jìn)水口處可以設(shè)置橡膠接頭，該橡膠接頭上設(shè)置進(jìn)水的通孔，而靠內(nèi)側(cè)一端設(shè)置弧形凹陷并與進(jìn)水閥芯的弧形凸肩貼合。葉輪腔在徑向的側(cè)壁上還設(shè)置有回水管(圖中未示出)，進(jìn)水閥芯則在設(shè)置第一進(jìn)水孔的弧形凸肩處設(shè)置回水孔44，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上則對(duì)應(yīng)地設(shè)置回水口(圖中未示出)，并且回水管與回水口相連通，從而構(gòu)成一個(gè)水泵的自循環(huán)通道。此外，在進(jìn)水閥芯的進(jìn)水通道內(nèi)設(shè)置閥桿支承座(圖中未示出)，閥桿支承座的中心設(shè)置具有花鍵槽的支承孔，該支承孔與進(jìn)水閥芯同軸，進(jìn)水閥桿插接在支承孔內(nèi)，進(jìn)水閥桿上設(shè)置與支承孔的花鍵槽適配的花鍵，從而與支承孔構(gòu)成花鍵連接以傳遞扭矩。進(jìn)水閥桿在遠(yuǎn)離葉輪腔的一端花鍵連接有渦輪61，一固定在水泵殼體內(nèi)的控制電機(jī)5，其轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與渦輪嚙合的蝸桿62，從而使控制電機(jī)可通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)控制進(jìn)水閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)。控制電機(jī)優(yōu)選地為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的精確控制。進(jìn)一步地，進(jìn)水閥芯在靠近葉輪腔一端設(shè)置主動(dòng)齒輪63，出水閥芯的閥桿與進(jìn)水閥芯的軸向平行，出水閥芯的閥桿上設(shè)置與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪64，這樣，在控制電機(jī)控制第二旋轉(zhuǎn)閥門開閉時(shí)可同步控制第一旋轉(zhuǎn)閥門的開閉。當(dāng)然在主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間還可設(shè)置惰輪65，從而有利于結(jié)構(gòu)的布置，減小齒輪的外形尺寸。當(dāng)然，主動(dòng)齒輪也可設(shè)置在進(jìn)水閥桿上，同時(shí)在主動(dòng)齒輪上設(shè)置相應(yīng)的過水孔，使進(jìn)水閥芯的進(jìn)水通道與葉輪腔保持連通。本發(fā)明的冷卻水泵總成在使用時(shí)將水泵出水口和發(fā)動(dòng)機(jī)水套的進(jìn)水口相連接，第一進(jìn)水口則和散熱器的出水口相連接，第二進(jìn)水口則和機(jī)油冷卻器的出水口相連接，這樣，水泵總成上的第一旋轉(zhuǎn)閥門可用于控制水泵輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)水套的出水，而第二旋轉(zhuǎn)閥門則用于控制經(jīng)過散熱器冷卻的冷卻水進(jìn)入水泵，同時(shí)調(diào)控通過機(jī)油冷卻器的冷卻水流量，以控制機(jī)油冷卻器的散熱，發(fā)動(dòng)機(jī)水套的出水口同時(shí)與散熱器的進(jìn)水口和機(jī)油冷卻器的進(jìn)水口相連接。此外，需設(shè)置相應(yīng)的溫度傳感器以采集環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、冷卻水溫度等數(shù)據(jù)，并且，根據(jù)控制精度的要求設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化的最小單位值以及出水閥芯和進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU按事先設(shè)定的間隔時(shí)間不斷地重復(fù)采集發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值進(jìn)行比較，具體的間隔時(shí)間可根據(jù)控制精度的要求確定，一般以2-4分鐘為宜，優(yōu)選值為3分鐘。發(fā)動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值，E⑶控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門完全關(guān)閉，水泵的冷卻水在回水管、回水口、回水孔構(gòu)成的自循環(huán)通道內(nèi)進(jìn)行自循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的冷卻水完全封閉不流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的快速暖機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升至超過預(yù)先設(shè)定的工作溫度最佳值至少一個(gè)最小單位值時(shí)，ECU根據(jù)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況以及預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)向控制電機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令使其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，并通過傳動(dòng)系統(tǒng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的角度，此時(shí)第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門打開一個(gè)對(duì)應(yīng)的開口，對(duì)應(yīng)流量的冷卻水開始循環(huán)工作帶走多余的熱量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU再次采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)(說明前述的調(diào)整已經(jīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在工作溫度最佳值)，ECU控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度保持不變，從而使冷卻水保持原有的流量不變；如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為正值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度仍然超過最佳值，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度變大，從而使冷卻水的流量增大以增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果；如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為負(fù)值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于最佳值，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯反向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度變小，從而使冷卻水的流量減小使發(fā)動(dòng)機(jī)能工作在最佳工作溫度。以此類推，E⑶不斷地調(diào)整第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度，直至發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值為止，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳工作溫度。另外，當(dāng)ECU采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)，我們可以使ECU記錄此時(shí)的控制電機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并將其替換預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)此時(shí)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，從而使控制數(shù)據(jù)不斷地被實(shí)時(shí)更新，使其更加符合汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，這樣，冷卻水的流量調(diào)整過程更快捷，確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳溫度范圍。這樣需要說明的是，此處的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度值是指控制電機(jī)在經(jīng)過若干次調(diào)整后偏離原點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。進(jìn)一步地，我們還可在發(fā)動(dòng)機(jī)水套的出水口和機(jī)油冷卻器的進(jìn)水口之間增設(shè)一個(gè)電子水泵，這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，電子水泵可繼續(xù)泵送冷卻水，將預(yù)熱帶到散熱器排出。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，包括水泵殼體(1)，水泵殼體一端設(shè)置有葉輪腔(2)，葉輪腔內(nèi)設(shè)有葉輪軸(21 )，葉輪軸上固定有葉輪(22)，葉輪軸伸出葉輪腔外的一端固定有驅(qū)動(dòng)輪(23)，其特征是，所述葉輪腔在徑向的側(cè)壁上設(shè)有水泵出水口( 25)，水泵出水口內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的出水閥芯(24)，從而構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)閥門，所述水泵殼體還設(shè)有與葉輪腔呈軸向排列圓柱形的進(jìn)水閥腔(3)，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上設(shè)有第一進(jìn)水口(31)，進(jìn)水閥腔內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)水閥芯(4)，進(jìn)水閥腔與進(jìn)水閥芯構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)閥門，所述進(jìn)水閥芯內(nèi)設(shè)有沿進(jìn)水閥腔的軸向延伸并與葉輪腔連通的進(jìn)水通道，進(jìn)水閥芯在軸向上對(duì)應(yīng)第一進(jìn)水口位置設(shè)有與進(jìn)水通道相通的第一進(jìn)水孔(42);水泵殼體內(nèi)還設(shè)有控制電機(jī)(5)，控制電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)分別與進(jìn)水閥芯以及出水閥芯相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，其特征是，所述進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上還設(shè)有第二進(jìn)水口(32)，進(jìn)水閥芯上對(duì)應(yīng)第二進(jìn)水口位置設(shè)有與進(jìn)水通道相通的第二進(jìn)水孔(43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，其特征是，所述進(jìn)水閥芯的外側(cè)壁在軸向上對(duì)應(yīng)第一、第二進(jìn)水孔處分別具有弧形凸肩(41)，進(jìn)水閥腔則在第一、第二進(jìn)水口處分別具有與弧形凸肩適配的弧形凹陷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，其特征是，所述進(jìn)水閥芯的進(jìn)水通道內(nèi)設(shè)有閥桿支承座，閥桿支承座的中心設(shè)置具有花鍵槽的支承孔；一進(jìn)水閥桿插接在支承孔內(nèi)，進(jìn)水閥桿上設(shè)有與支承孔的花鍵槽適配的花鍵，進(jìn)水閥桿遠(yuǎn)離葉輪腔一端連接有渦輪(61)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與渦輪嚙合的蝸桿(62);進(jìn)水閥芯在靠近葉輪腔一端設(shè)有主動(dòng)齒輪(63)，出水閥芯的閥桿上設(shè)有與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪(64)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，其特征是，所述葉輪腔在徑向的側(cè)壁上還設(shè)有回水管，進(jìn)水閥芯在設(shè)有第一進(jìn)水孔的弧形凸肩處還設(shè)有回水孔(44)，進(jìn)水閥腔的側(cè)壁上則對(duì)應(yīng)地設(shè)有回水口，所述回水管與回水口連通。
6.根 據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成，其特征是，所述第一進(jìn)水孔為橫向布置的等腰三角形。
7.一種基于權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成流量控制方法，其特征是，包括如下步驟: a.設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化的最小單位值以及出水閥芯和進(jìn)水閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU按事先設(shè)定的間隔時(shí)間重復(fù)采集發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值進(jìn)行比較； b.發(fā)動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度最佳值，ECU控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門關(guān)閉，水泵進(jìn)行自循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速暖機(jī): c.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升至超過預(yù)先設(shè)定的工作溫度最佳值至少一個(gè)最小單位值時(shí)，ECU根據(jù)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況以及預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)向控制電機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令使其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，并通過傳動(dòng)系統(tǒng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的角度，此時(shí)第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門打開一個(gè)對(duì)應(yīng)的開口，對(duì)應(yīng)流量的冷卻水開始循環(huán)工作帶走多余的熱量; d.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU再次采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)，ECU控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度保持不變，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為正值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯正向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值為負(fù)值且絕對(duì)值大于一個(gè)最小單位值時(shí)，則ECU控制控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使出水閥芯和進(jìn)水閥芯反向地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以此類推，直至發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成流量控制方法，其特征是，在步驟d中，當(dāng)ECU采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)與最佳值之間的差值的絕對(duì)值小于一個(gè)最小單位值時(shí)，記錄此時(shí)的控制電機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并將其替換預(yù)先存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)此時(shí)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的控制電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)角度值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵總成及其流量控制方法，該水泵總成在水泵殼體上設(shè)有第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU則根據(jù)環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)工況通過步進(jìn)電機(jī)控制第一、第二旋轉(zhuǎn)閥門的開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的快速調(diào)整，ECU同時(shí)記錄流量調(diào)整到位時(shí)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并將其替換儲(chǔ)存在ECU中相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，使控制數(shù)據(jù)得以實(shí)時(shí)更新。本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)間更短，并可避免發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的過度冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度控制快速準(zhǔn)確，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒更加充分，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。
文檔編號(hào)F01P5/10GK103114902SQ20121042698
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者孫蕭, 唐宗春, 侯思佳, 高功榮, 王瑞平 申請(qǐng)人:浙江吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司, 濟(jì)南吉利汽車零部件有限公司, 湖南羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)部件有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司