具有集成闭环控制的冷却剂泵制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在包括内燃机和中央发动机控制的车辆中泵送用于内燃机的冷却剂的冷却剂泵。冷却剂泵包括泵轴(4)，该泵轴可旋转地安装在泵壳体(1)中并且由内燃机经由带传动装置(3)驱动。叶轮(5)布置在泵轴(4)上并且容纳在泵壳体(1)的泵室(2)中，以泵送冷却剂。经由叶轮(5)的后部面上的摆盘(8)操作的轴向活塞泵(9)将泵送的冷却剂的一部分引导到液压回路(11)，该液压回路从轴向柱塞泵(9)经由比例阀(13)向回延伸到泵送的冷却剂并且在轴向活塞泵(9)与作为液压致动器的比例阀(13)之间具有分支(11b)。可以根据液压回路(11)中的压力来移动调节滑阀(7)，调节滑阀调节由冷却剂泵泵送的冷却剂的容积流量。检测泵送的冷却剂的容积流量的参数特性的传感器(19)输出参数的实际值信号。冷却剂泵尤其包括专用的泵控制器(21)，泵控制器基于传感器(19)的实际值信号和中央发动机控制的期望值信号来控制液压回路(11)中的比例阀(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在包括内燃机和中央发动机控制单元的车辆中泵送用于内燃机的冷却剂的冷却剂泵。
技术介绍
已经进行开发着眼于将内燃机的热管理设计成更加有效的，以便减少车辆的燃料消耗和排放。为此，已经开发了利于循环冷却剂的容积流量的可靠且连续的调节的冷却剂泵。为了将内燃机保持在用于有效燃烧和最小废气排放的最佳温度范围中，根据当前运行状态来控制冷却系统的热输出。在冷启动阶段期间，例如，首先完全防止热输出，随后部分地防止热输出。在机械驱动式冷却剂泵的领域中，利用该机械驱动式冷却剂泵，内燃机的旋转经由带传动装置传递到泵轴，包括用于调节容积流量的电液控制的调节滑阀的冷却剂泵在这些发展的过程中被证明是特别可靠的。这种设计的现在被称为ECF泵(电液控制流量)的泵例如在本申请人的德国专利说明书DE102008026218B4中公开。通过这种冷却剂泵，圆筒形调节滑阀通过液压致动器围绕冷却剂泵的叶轮的周缘区域移动。在这种情况下，致动器的液压不是由具有液压油的闭合回路产生的；而是经由冷却剂的辅助流量而施加。具有这种基于冷却剂的液压系统的泵不需要对大气的附加的动态密封，并且由于其长的使用寿命和其可靠的控制而被证明是成功的。待从冷却剂泵泵送的冷却剂的容积流量通常由车辆的中央发动机控制单元ZMS控制。在已知的冷却剂泵的情况下，调节滑阀的位置为此被检测并且被传送到中央发动机控制单元ZMS。中央发动机控制单元ZMS根据诸如内燃机的速度、内燃机的工作负载、所供给的燃料量、温度和类似物的其它操作参数来控制液压回路中的电磁阀。根据待确定的参数的数量和为此所必需的测量元件的数量以及待控制的致动器的数量，要求相应数量的从中央发动机控制单元ZMS到控制回路的单独的元件的电缆。为了安装ECF泵，必须为电源和从中央发动机控制单元ZMS到位置传感器的以及从中央发动机控制单元ZMS到电磁阀的信号通信安装至少两个电缆。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷却剂泵，该冷却剂泵在安装方面需要最小的努力并且在腐蚀环境中提供高度的操作可靠性。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的冷却剂泵实现。该冷却剂泵的特征尤其在于，该冷却剂泵包括其自身的泵控制器，该泵控制器基于来自传感器的实际值信号和来自中央发动机控制单元的期望值信号来控制液压回路中的比例阀。因此，本专利技术在冷却剂泵的设计中首次提供使用液压致动器的用于调节滑阀的位置控制的专用控制回路。因此，根据本专利技术的冷却剂泵包括比常规系统更少的到中央发动机控制单元的电缆。具体地，在中央发动机控制单元ZMS与电磁比例阀之间和在中央发动机控制单元ZMS与用于确定一参数(诸如，调节滑阀的位置)的传感器之间不需要单独的电源或通信接口，该参数指示泵送的冷却剂的容积流量。在根据本专利技术的冷却剂泵的情况下，仅需要一个电源电缆和一个到中央发动机控制单元ZMS的通信电缆。需要更少的电缆和插头连接件的事实简化了设计并且降低了冷却剂泵的制造成本以及将其安装在车辆中的成本。此外，还可以改善冷却剂泵的故障敏感性，因为在车辆的暴露于天气和搅起的砂砾的作用下的发动机室的区域中，不需要用于布线的在泵壳体上的可腐蚀的插塞连接件和/或出口密封件。中央发动机控制单元也不需要用于控制调节滑阀的位置的编程过程。结果，可以降低中央发动机控制单元的处理负荷。因此，可以使用具有相应较低成本的较低处理功率的中央发动机控制单元，或者可以使未使用的处理功率可用于其他外围设备的控制功能，或者实现增大的计算周期频率。在从属权利要求中描述了根据本专利技术的冷却剂泵的有利实施例。在本专利技术的一个有利的实施例中，泵控制器和传感器可以形成为单个电子部件。由于集成到一个电子部件中，可以省去到泵结构的不同区域的外部布线。由此可以简化冷却剂泵的安装，并且不需要用于布线的在泵壳体上的可腐蚀的插头连接件和/或出口密封件。在本专利技术的另一实施例中，传感器可以是用于检测调节滑阀的位置的位置传感器，尤其是霍尔效应传感器。在这种情况下，期望值信号指示调节滑阀的预定位置或预定容积流量以及内燃机或冷却剂泵的速度。如果来自中央发动机控制单元的期望值信号和来自位置传感器的实际值信号各自指示调节滑阀的位置值，可以通过简单的计算程序在泵控制器中实现位置控制。由此可以将泵控制器的计算能力以及封闭的电子部件中的所需的功率和所产生的废热保持最小。如果来自中央发动机控制单元的期望值信号指示预定的容积流量和速度，通过泵控制器在容积流量与待根据泵速度来控制的调节滑阀的位置之间执行计算程序。因此，不需要通过中央发动机控制单元基于冷却剂泵的单独的参数的特定计算。随后，中央发动机控制单元仅将与容积流量对应的值(即待耗散的热量)作为期望值信号传送。所需的热输出量可以通过中央发动机控制单元基于内燃机的操作参数来计算。以这种方式，可以确保根据本专利技术的冷却剂泵与各种中央发动机控制单元之间的良好的兼容性和可互换性。根据本专利技术的一个实施例，在泵的高速范围中，泵控制器可以限制调节滑阀的路径。因此，泵控制器对冷却系统中的诸如密封件的部件执行保护功能，以限制最大容积流量和产生的压力。此外，根据本专利技术的一个实施例，泵控制器可以将比例阀的控制持续时间与调节滑阀的产生的位置变化之间的关系与阈值进行比较。以这种方式，泵控制器执行自主功能监控，以确保冷却系统具有足够的冷却剂填充量。由于在这种情况下使用液压回路作为压敏传感器，因此可以在不需要设置诸如压力计或其他传感器的其它测量元件的情况下在冷却系统中实施功能监控，以确保及时检测泄漏。这意味着安装中涉及的部件和布线的数量以及成本和费用可以保持最小。在本专利技术的替代性的实施例中，传感器可以是用于检测冷却剂的泵送容积流量的压力的压力传感器。在这种情况下，期望值信号指示预定的容积流量或指示泵送的冷却剂的容积流量的压力。优选地，压力传感器可以检测泵室中的与冷却剂泵的泵送容积流量成比例的压力。根据本专利技术的一个实施例，泵控制器可以将由传感器检测的压力与阈值进行比较。以这种方式，替代性的实施例的泵控制器可以利用压力传感器特别容易地执行自主功能监控，以确保冷却系统具有足够的冷却剂填充量。也可以在不需要在冷却系统中设置其它测量元件的情况下，通过该实施例实施功能监控以确保及时检测泄漏，因此，在安装中所涉及的部件和布线的数量以及成本和费用可以保持最小。根据本专利技术的一个实施例，泵控制器包括用于从中央发动机控制单元接收数据和/或用于向中央发动机控制单元发送数据的收发器、用于执行控制程序的微型计算机、用于控制比例阀的阀驱动器、以及用于为每个部件供给电力的电源分配器。通过这种构造，可以在冷却剂泵中实现泵控制器的具有小尺寸及有利的安装可能性的控制回路。根据本专利技术的一个实施例，泵控制器可以具有其自身的壳体，该壳体集成到单个电子部件中。通过这种设计，例如可以提供有效保护以免于从控制回路到设置在电子部件中的传感器(例如霍尔效应传感器)的电磁干扰。根据本专利技术的一个实施例，传感器可以具有其自身的壳体，该壳体集成到单个电子部件20中。通过这种设计，也可以提供有效保护以免于从控制回路到传感器的电磁干扰。根据本专利技术的一个实施例，待泵送的冷却剂可以流动穿过冷却剂入口以使得该冷却剂在叶轮处轴向地引导，并且可以由叶轮泵送，以经由径向冷却剂出口离开泵室。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在包括内燃机和中央发动机控制单元的车辆中泵送用于内燃机的冷却剂的冷却剂泵，所述冷却剂泵包括：泵轴(4)，所述泵轴可旋转地安装在泵壳体(1)中并且所述泵轴由所述内燃机经由带传动装置(3)驱动，叶轮(5)，所述叶轮布置在所述泵轴(4)上并且容纳在所述泵壳体(1)的泵室(2)中，以泵送冷却剂，轴向活塞泵(9)，所述轴向活塞泵经由所述叶轮(5)的后侧上的摆盘(8)致动并且所述轴向活塞泵使泵送的冷却剂的一部分分支，液压回路(11)，所述液压回路从所述轴向活塞泵(9)经由比例阀(13)向回延伸到泵送的冷却剂并且所述液压回路包括在所述轴向活塞泵(9)与作为液压致动器的比例阀(13)之间的分支(11b)，调节滑阀(7)，所述调节滑阀调节由所述冷却剂泵泵送的冷却剂的容积流量并且所述调节滑阀能根据所述液压回路(11)中的压力而滑动，传感器(19)，所述传感器检测指示泵送的冷却剂的容积流量的参数并且所述传感器输出所述参数的实际值信号，其特征在于：所述冷却剂泵包括其自身的泵控制器(21)，所述泵控制器基于来自所述传感器(19)的实际值信号和来自所述中央发动机控制单元的目标值信号来控制所述液压回路(11)中的比例阀(13)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.21 DE 102014110231.21.一种用于在包括内燃机和中央发动机控制单元的车辆中泵送用于内燃机的冷却剂的冷却剂泵，所述冷却剂泵包括：泵轴(4)，所述泵轴可旋转地安装在泵壳体(1)中并且所述泵轴由所述内燃机经由带传动装置(3)驱动，叶轮(5)，所述叶轮布置在所述泵轴(4)上并且容纳在所述泵壳体(1)的泵室(2)中，以泵送冷却剂，轴向活塞泵(9)，所述轴向活塞泵经由所述叶轮(5)的后侧上的摆盘(8)致动并且所述轴向活塞泵使泵送的冷却剂的一部分分支，液压回路(11)，所述液压回路从所述轴向活塞泵(9)经由比例阀(13)向回延伸到泵送的冷却剂并且所述液压回路包括在所述轴向活塞泵(9)与作为液压致动器的比例阀(13)之间的分支(11b)，调节滑阀(7)，所述调节滑阀调节由所述冷却剂泵泵送的冷却剂的容积流量并且所述调节滑阀能根据所述液压回路(11)中的压力而滑动，传感器(19)，所述传感器检测指示泵送的冷却剂的容积流量的参数并且所述传感器输出所述参数的实际值信号，其特征在于：所述冷却剂泵包括其自身的泵控制器(21)，所述泵控制器基于来自所述传感器(19)的实际值信号和来自所述中央发动机控制单元的目标值信号来控制所述液压回路(11)中的比例阀(13)。2.根据权利要求1所述的冷却剂泵，其中，所述泵控制器(21)和所述传感器(19)形成为共同的电子部件(20)。3.根据权利要求1或2所述的冷却剂泵，其中，所述传感器(19)是检测所述调节滑阀(7)的位置的位置传感器，以及期望值信号指示：i)所述调节滑阀(7)的预定位置，或ii)所述冷却剂泵或所述内燃机的速度和预定的容积流量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却剂泵，其中，所述泵控制器(21)在所述泵的高速范围中限制所述调节滑阀的路径。5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却剂泵，其中，所述泵控制器(21)将所述比例阀(13)的控制持续时间与所述调节滑阀(7)的产生的位置变化之间的关系与阈值进行比较。6.根据权利要求1或2所述的冷却剂泵，其中，所述传感器(19)是检测所述冷却剂的泵送容积流量的压力的压力传感器，以及期望值信号指示：i)预定的容积流量，或ii)指示泵送的冷却剂的容积流量的压力。7.根据权利要求6所述的冷却剂泵，其中，所述泵控制器(21)将由所述传感器(19)检测到的压力与阈值进行比较。8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却剂泵，其中，所述泵控制器(21)包括用于从所述中央发动机控制单元接收数据和/或用于向所述中央发动机控制单元发送数据的收发器(23)、用于执行控制程序的微型计算机(25)、用于驱动所述比例阀(13)的阀驱动器(27)、以及用于为每个部件供给电力的电源分配器(29)。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹斯·霍夫曼，弗朗茨·帕韦莱克，
申请(专利权)人：尼得科GPM有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE