一种发动机冷却水泵总成及其流量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机冷却水泵总成及其流量控制方法，该水泵总成在水泵壳体上设有第一、第二旋转阀门，发动机ECU则根据环境温度、发动机工况通过步进电机控制第一、第二旋转阀门的开度，从而实现对发动机温度的快速调整，ECU同时记录流量调整到位时步进电机的转动角度值，并将其替换储存在ECU中相应的控制数据，使控制数据得以实时更新。本发明专利技术发动机暖机时间更短，并可避免发动机在部分负荷时的过度冷却，发动机的温度控制快速准确，从而使发动机的燃烧更加充分，并降低发动机的排放，提高发动机的经济性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车的发动机冷却水泵，具体涉及一种可根据发动机工况自动调节发动机冷却水流量以控制冷却水温度的水泵总成、以及相应的流量控制方法。
技术介绍
汽车发动机有一个最佳的工作温度，在该温度下，各运行部件之间的配合间隙等处于最佳状态，此时发动机的工作效率高，燃烧更加充分，并可最大限度地减少发动机的排放。目前，汽车发动机的温度控制通常是由一种具有主、副阀门的蜡式调温器实现的，调温器同时控制主阀门和副阀门的开闭，主阀门用于控制冷却水大循环通道，而副阀门则用于控制冷却水小循环通道。当发动机启动时，发动机冷却水的温度较低，此时调温器的主阀门处于关闭状态，而副阀门则处于开启状态，发动机冷却水走小循环，冷却水不通过散热器冷却，因而不对发动机进行冷却，发动机的温度可以较快地上升以实现发动机的暖机，进而使发动机能进入正常的工作状态。当发动机正常工作时，发动机冷却水温度升高，调温器内的石蜡在感应体内熔化膨胀，进而推动其内的推杆轴向移动，在推杆移动的同时带动调温器主阀门打开，并相应地关闭副阀门，此时发动机冷却水走大循环，对发动机进行冷却，从而使发动机温度降低，以确保其工作在合理的温度范围。例如，在中国专利文献上公开的“一种调温器”，其申请公布号为CN102588067A，它包括盖、支架、顶出机构及固定在顶出机构上与其联动的主阀门、副阀门和密封件，顶出机构由推杆、主弹簧、柱状蜡式感应体组成，柱状蜡式感应体设有感应体底座，感应体上盖，感应体底座和感应体上盖之间设有蜡室，推杆和蜡室之间设有橡胶膜片；所述感应体上盖、推杆和橡胶膜片之间设有橡胶密封圈。该调温器采用感温蜡做动力源，利用蜡的热膨胀力引起密封橡胶膜片的轴向变形，从而推动阀门做开启、闭合动作。然而，通过蜡式调温器控制发动机温度存在以下问题:由于是通过控制发动机冷却水的温度来间接地控制发动机的温度，因此不能根据发动机实际的工况来调节调温器阀门的开度，不能实现精确控制发动机的温度。汽车发动机冷却水泵是按照最大热负荷时所需要的冷却性能设计的，因此当发动机在低转速、低负荷运转状态时，发动机被过度冷却，并且蜡式调温器的反应速度慢，从而使发动机水温波动大，不利于发动机油耗及排放的降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术所存在的不能根据发动机实际工况来精确控制发动机的温度、以及发动机水温波动大的问题，提供一种可根据发动机实际工况快速、精确地控制发动机的发动机冷却水泵总成以及相应的流量控制方法，从而使发动机热机时能够快速暖机，并改善发动机在部分负荷时的冷却效果，以使发动机的燃烧更加充分，降低发动机的排放，提高发动机的经济性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种发动机冷却水泵总成，包括水泵壳体，水泵壳体一端设置有叶轮腔，叶轮腔内设有叶轮轴，叶轮轴上固定有叶轮，叶轮轴伸出叶轮腔外的一端固定有驱动轮，所述叶轮腔在径向的侧壁上设有水泵出水口，水泵出水口内设有可转动的出水阀芯，从而构成第一旋转阀门，所述水泵壳体还设有与叶轮腔呈轴向排列圆柱形的进水阀腔，进水阀腔的侧壁上设有第一进水口，进水阀腔内设有可转动的进水阀芯，进水阀腔与进水阀芯构成第二旋转阀门，所述进水阀芯内设有沿进水阀腔的轴向延伸并与叶轮腔连通的进水通道，进水阀芯在轴向上对应第一进水口位置设有与进水通道相通的第一进水孔；水泵壳体内还设有控制电机，控制电机通过传动系统分别与进水阀芯以及出水阀芯相关联。本专利技术在用于发动机温度控制时，可省去现有的石蜡式调温器，水泵出水口和发动机水套的进水口相连接，第一进水口则和散热器的出水口相连接，这样，水泵总成上的第一旋转阀门可用于控制水泵输出到发动机水套的出水，而第二旋转阀门则用于控制经过散热器冷却的冷却水进入水泵。本专利技术不再单独根据冷却水温度控制发动机温度，而是由发动机的ECU根据发动机实际运转工况(转速、负载等)、发动机冷却水温度、环境温度等条件对控制电机进行快速控制，进而控制两个旋转阀门的开闭，以使发动机工作在最佳温度。与现有的石蜡式调温器相比较，其温度调控的速度更快捷，特别是可根据发动机的实际运行工况进行调控，避免当发动机在低转速、低负荷运转状态时被过度冷却，从而使发动机的燃烧更加充分，有利于降低发动机的排放，提高发动机的经济性能。当发动机刚启动时，第一、第二旋转阀门全部处于关闭状态，此时发动机内部的冷却水是完全封闭、不流动的，冷却水在水泵中进行自循环，因此整个发动机可更快速地实现暖机。作为优选，所述进水阀腔的侧壁上还设有第二进水口，进水阀芯上对应第二进水口位置设有与进水通道相通的第二进水孔。第二进水口用于和机油冷却器的出水口相连接，从而使进水阀芯和进水阀腔构成的第二旋转阀门可同时控制两条通道，当控制电机控制进水阀芯转动以调节发动机的冷却水流量时，可同时调控通过机油冷却器的冷却水流量，以控制机油冷却器的散热。作为优选，所述进水阀芯的外侧壁在轴向上对应第一、第二进水孔处分别具有弧形凸肩，进水阀腔则在第一、第二进水口处分别具有与弧形凸肩适配的弧形凹陷。在进水阀芯上设置两个弧形凸肩，弧形凸肩在纵向截面上呈外凸的弧形，从而使整个进水阀芯呈葫芦形，这样，内部设有进水通道的进水阀芯在第一、第二进水口处具有更高的抗压强度，从而有利于提高进水阀芯和进水阀腔之间的密封性能，并可降低进水阀芯的壁厚，有利于减轻重量和加工制造。此外，整体呈葫芦形的进水阀芯可极大地减少与进水阀腔的接触面积，从而可降低进水阀芯转动时的摩擦阻力，进而有利于控制电机对进水阀芯的控制。作为优选，所述进水阀芯的进水通道内设有阀杆支承座，阀杆支承座的中心设置具有花键槽的支承孔；一进水阀杆插接在支承孔内，进水阀杆上设有与支承孔的花键槽适配的花键，进水阀杆远离叶轮腔一端连接有涡轮，控制电机的转轴上设置与涡轮啮合的蜗杆；进水阀芯在靠近叶轮腔一端设有主动齿轮，出水阀芯的阀杆上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮。本专利技术通过蜗轮蜗杆使控制电机驱动进水阀芯转动，同时进水阀芯通过主动齿轮和从动齿轮同步控制第一旋转阀门的开闭，从而方便第一、第二旋转阀门之间开闭时间的配合。由于进水阀芯同时起到传动轴的作用，因而有利于简化整个传动系统的结构，并且蜗轮蜗杆具有较大的传动比，可极大地缩小控制电机在转动时的误差对进水阀芯转动角度的影响，有利于提高两个旋转阀门的控制精度，并降低对控制电机的精度要求。作为优选，所述叶轮腔在径向的侧壁上还设有回水管，进水阀芯在设有第一进水孔的弧形凸肩处还设有回水孔，进水阀腔的侧壁上则对应地设有回水口，所述回水管与回水口连通。回水管、回水口、回水孔构成一个水泵的自循环通道，从而使进水阀芯和进水阀腔构成的第一旋转阀门可同时控制三条通道。发动机正常工作时，第一、第二旋转阀门开启，而自循环通道被切断，冷却水走大循环；在发动机启动暖机时，第一、第二旋转阀门同时关闭，自循环通道开启，水泵里面的冷却水可通过自循环通道自循环，因而有利于降低水泵自循环时的负载。作为优选，所述第一进水孔为横向布置的等腰三角形。这样在进水阀芯增加一个相同的转动角度时，相应的进水截面积增加值会线性地变大，因而当发动机的温度刚刚超过最佳温度值时，冷却水的流量增加值较小，如果发动机的温度超过最佳温度值较多时，进水阀芯增加一个相同的转动角度而冷却水的流量增加值较大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机冷却水泵总成，包括水泵壳体（1），水泵壳体一端设置有叶轮腔（2），叶轮腔内设有叶轮轴（21），叶轮轴上固定有叶轮（22），叶轮轴伸出叶轮腔外的一端固定有驱动轮（23），其特征是，所述叶轮腔在径向的侧壁上设有水泵出水口（25），水泵出水口内设有可转动的出水阀芯（24），从而构成第一旋转阀门，所述水泵壳体还设有与叶轮腔呈轴向排列圆柱形的进水阀腔（3），进水阀腔的侧壁上设有第一进水口（31），进水阀腔内设有可转动的进水阀芯（4），进水阀腔与进水阀芯构成第二旋转阀门，所述进水阀芯内设有沿进水阀腔的轴向延伸并与叶轮腔连通的进水通道，进水阀芯在轴向上对应第一进水口位置设有与进水通道相通的第一进水孔（42）；水泵壳体内还设有控制电机（5），控制电机通过传动系统分别与进水阀芯以及出水阀芯相关联。

【技术特征摘要】
1.一种发动机冷却水泵总成，包括水泵壳体(1)，水泵壳体一端设置有叶轮腔(2)，叶轮腔内设有叶轮轴(21 )，叶轮轴上固定有叶轮(22)，叶轮轴伸出叶轮腔外的一端固定有驱动轮(23)，其特征是，所述叶轮腔在径向的侧壁上设有水泵出水口( 25)，水泵出水口内设有可转动的出水阀芯(24)，从而构成第一旋转阀门，所述水泵壳体还设有与叶轮腔呈轴向排列圆柱形的进水阀腔(3)，进水阀腔的侧壁上设有第一进水口(31)，进水阀腔内设有可转动的进水阀芯(4)，进水阀腔与进水阀芯构成第二旋转阀门，所述进水阀芯内设有沿进水阀腔的轴向延伸并与叶轮腔连通的进水通道，进水阀芯在轴向上对应第一进水口位置设有与进水通道相通的第一进水孔(42);水泵壳体内还设有控制电机(5)，控制电机通过传动系统分别与进水阀芯以及出水阀芯相关联。2.根据权利要求1所述的一种发动机冷却水泵总成，其特征是，所述进水阀腔的侧壁上还设有第二进水口(32)，进水阀芯上对应第二进水口位置设有与进水通道相通的第二进水孔(43)。3.根据权利要求2所述的一种发动机冷却水泵总成，其特征是，所述进水阀芯的外侧壁在轴向上对应第一、第二进水孔处分别具有弧形凸肩(41)，进水阀腔则在第一、第二进水口处分别具有与弧形凸肩适配的弧形凹陷。4.根据权利要求1或2或3所述的一种发动机冷却水泵总成，其特征是，所述进水阀芯的进水通道内设有阀杆支承座，阀杆支承座的中心设置具有花键槽的支承孔；一进水阀杆插接在支承孔内，进水阀杆上设有与支承孔的花键槽适配的花键，进水阀杆远离叶轮腔一端连接有涡轮(61)，控制电机的转轴上设置与涡轮啮合的蜗杆(62);进水阀芯在靠近叶轮腔一端设有主动齿轮(63)，出水阀芯的阀杆上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮(64)。5.根据权利要求3所述的一种发动机冷却水泵总成，其特征是，所述叶轮腔在径向的侧壁上还设有回水管，进水阀芯在设有第一进水孔的弧形凸肩处还设有回水孔(44)，进水阀腔的侧壁上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙萧，唐宗春，侯思佳，高功荣，王瑞平，
申请(专利权)人：浙江吉利罗佑发动机有限公司，济南吉利汽车零部件有限公司，湖南罗佑发动机部件有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：