CN1123875A - 以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其主要是根据水温、节气门位置、车速等的传感器所传给ECU(微处理器)的信号，以反馈控制的方式，调整电动水泵的转速，使得引擎水套中流动的冷却液流量，能随着不同的驾驶状况而作调整，以减少HC污染的排放。
Description
本发明提供了一种反馈控制的电动水泵，以自动调整汽车行驶时冷却系统的冷却液流量，而提高汽车性能的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统。
目前客车、商业用汽车最普遍采用的冷却方法，是一种四行程内燃机的水冷却系统，而此冷却方式对汽车驾驶的舒适感、噪音的减少、排气、燃料的消耗，以及汽车使用寿命等均不易达到要求的标准。一般而言，典型的水冷却系统是利用一种水和防冻剂混合物冷却液，另外在该混合物中添加一种防腐蚀剂来保护铝制的汽车散热器。此外，该防冻剂是一种水溶性的液体，通常是甘醇或类似甘醇的化合物，而该防冻剂的含量可高达冷却液总体积的30-50％，以使冷却液的沸点提高，并使冷却液的有效温度高达摄氏120度，此外，四冲程内燃机的冷却液的流动是以引擎水泵来完成，而该引擎水泵是通过发动机传动轴的传动皮带驱动，因此这种机械式泵的传动速度直接与发动机的传动速度有关。也就是说，当发动机慢慢转动时，冷却液的流量最小，而当发动机在高速转动时，冷却液的流量最大，此外冷却液的温度是由节温器来控制，该节温器可以检测流经发动机的冷却液温度，藉此可将发动机的温度保持在良好的运作温度。
请参阅图1所示，已知的汽车冷却系统10包括有一机械水泵12，该泵12与发动机14直接连接，而使冷却液16能输送至发动机冷却系统的水套，冷却液从发动机水套排出后，进入一节温器18，该节温器18可以感测该冷却液的温度，若该冷却液的温度过高，该冷却液即沿着管路20流到具有冷却作用的散热器22再沿着管路26回到水泵12，若该冷却液的温度不致过高时，则冷却液沿着管路24直接回流至水泵12。由于水泵12由发动机14来驱动，因此该水泵12的运转速度会随着发动机的RPM改变，而在汽车高速行驶时，该水泵12的运转速度会产生较高冷却流量，但在汽车由高速降至低速时，冷却液的流量会骤然地降低。因此，已知发动机冷却系统具有如下的缺点：
1.汽车在高速行驶或汽车高度负荷时(汽车载很多人或物)，汽车的发动机会产生大量的热量，当此汽车突然间由高速减速到低速度或慢慢运转的速度时，冷却液的流量骤减(因为发动机的每分钟转速减低)而不能将储存在发动机内的大量热量带走，结果产生发动机过热，而使发动机处于不良的情况。
2.当发动机在冷车状况下首次发动时，因为发动机的温度低，因此汽油的雾化以及蒸发不良，这种情形会导致汽油未完全燃烧，而产生大量的空气污染物如一氧化碳以及碳化氢。此外，也有证据显示有些发动机零件如汽缸磨损速度与发动机温度有直接关系，如图2所示，当汽缸壁温度大约于摄氏65度到摄氏80度之间时，汽缸口径和活塞环的磨损程度激烈增加。因此，在短时间内将发动机的温度提高到适当的运转温度，可避免对有些重要的发动机零件产生过度的磨损。
3.发动机的运作温度会直接影响发动机曲柄轴箱内的水凝结问题，如图3所示，该图显示曲柄轴箱内的水凝结量与水套冷却温度的关系，从图中可以看出水凝结量和冷却液温度具有直线关系，也就是说在高冷却液温度下，水凝结量逐渐地减少，而可避免曲轴箱内水的凝结而使润滑油遭到污染造成严重的发动机磨损问题。
4.在发动机运作温度比较高的时候，汽车的燃料消耗会随着改善，如图4所示，在时速30哩以及在时速70哩时，发动机的运作温度增加，汽车燃料经济百分率也会随着改善。通常比较高的发动机运作温度比较好，但是发动机运作温度必须保持在最佳温度或低于最佳温度，这是因为在很高的发动机温度下，空气污染物一氧化二氮的产生会增加。因此必须精确地控制发动机运转温度在最佳温度，而把一氧化二氮的产生加以控制。
鉴此，本发明入遂以其多年的工作经验，经过不断的研究、设计终于研创出一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，以改善已知冷却系统的缺点，此即为本发明的设计宗旨。
即，本发明的主要目的在于提供一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却系统可使发动机在高转速或高负载的情况下骤减为低转速时，仍可充分冷却发动机。
本发明的另一目的在于提供一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却系统可在冷车发动后，迅速地提高发动机运转温度，促使发动机有效地运作。
本发明的又一目的在于提供一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却系统的引擎水泵接收微处理器的反馈控制信号来控制冷却液的流量，以便达到最佳运转状况。
本发明的再一目的在于提供一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却系统的引擎水泵由一微处理器的反馈信号来控制，而该微处理器乃由传感器接收信号，该信号是关于发动机每分钟运转速度、发动机冷却液温度以及发动机的节流位置。
为对本发明有进一步深入了解，兹例举一较佳实施例，并配合附图说明如后：
图1：已知汽车冷却系统的方块图
图2：汽车汽缸与上活塞环磨损量与汽缸壁温度的关系图
图3：汽车曲柄轴箱内水凝结与引擎水套水温的关系图
图4：汽车燃料经济性与发动机水出口温度的关系图
图5：本发明的方块图
本发明是把各种发动机运转参数输入微处理器，该微处理器决定发动机的冷却要求，以及控制水泵的每分钟运转速度来决定冷却液流量，参数包括发动机每分钟运转速度，发动机节流位置，以及发动机冷却液的温度。微处理器由传感器接收输入信号，然后送出输出信号到引擎水泵，促使充分的冷却液在发动机内循环，使发动机冷却。如图5所示，一种汽车冷却系统30使用一种以反馈方式控制的电动水泵32。如图所示，本发明利用一个发动机冷却液温度传感器34，一个节流位置传感器36以及一个发动机速度传感器38，将汽车运作的情况输入一个微处理器40(发动机控制单元)来处理汽车运转资料。传感器42用来感测其他重要的汽车运作情况，也可以用来把附加的资料处理以后，一控制信号送到电动水泵32，使该水泵控制其转动速度在适合流量下操作，该水泵32可以将冷却液流通到冷却水套，该冷却水套环绕着该发动机44，然后冷却液由节温器46排出并决定该冷却液的温度。当从发动机44排出的冷却液温度相当高时，冷却液流经散热器(热交换器)48，使冷却液的温度下降，然后送回该电动水泵32。如图5中虚线所示，冷却液温度传感器34以及节流位置传感器36从发动机44接收其信号。本发明可以减少水套尺寸，该水套用来冷却发动机，因此，依据本发明，冷却液的使用量可以减少，而只需要较小的动力来把冷却液送经该水套。此外，在比较短的时间内，就可以把比较少量的冷却液加温，因此在比较短的时间内，可以把发动机加温到良好的运作温度，而只要把充分的冷却液流经变速电动水泵，发动机的效率可以增加。
此外，电动水泵适用于微处理器控制的反馈系统。由于电动水泵32可以使发动机44在低速转动时，可以达到高冷却液流量，因此，可以在发动机44低速时提供充足的冷却作用，当汽车在高速或高负载情况下运作时，因为塞车的关系突然停车，该汽车的发动机速度下降而慢慢运转不发出力量，微处理器感测到各种发动机运作情况而调整提高电动水泵的冷却液液量，以冷却发动机。如图5所示，在冷车时启动汽车发动机44，电动水泵32以低转速运作，所以仅少量的冷却液在循环，而可使冷却液很快地加温以及使发动机44很快地达到运作温度，而缩短冷车加温时间且减少未完全燃烧产生的不良空气污染物一氧化碳及碳化氢。当汽车在高速运作时，微处理器40感测到发动机44速度，节流位置以及冷却液温度，然后微处理器首先决定该汽车运作的方式，微处理器40然后调节电动水泵32的每分钟转速，这种调节是通过反馈控制系统来完成，使冷却液有适当的流量。在封闭式的发动机冷却系统中(指散热器)，当发动机在高温时，冷却液的膨胀会在该冷却系统中产生11-15Psi的压力，在这种压力下，冷却液的沸点可以达到摄氏120度。因此，和一般的发动机比较，本发明可以使发动机达到比较高的运作温度，而可以改善发动机的燃烧效率。同时，排气可以用EGR以及触媒转化器来控制，使污染物一氧二氮减少，而满足汽车排气的规定。本发明采用一种微处理器来减低冷却液流量，使汽车在高速运作时可以保持高冷却效果，或者在汽车低速运作或慢慢转动不发出力量时，可以增加冷却液流量来保持低冷却液温度。
本发明是以实施例描述，熟知此技术者皆可应用本发明的方式来实施其他可能的变化形式。例如，除了电动水泵之外，其他形式的水泵也可以用反馈方式的控制系统来适当地控制冷却液流量。
据此，本发明主要具有如下的优点：
1.发动机在最佳温度运转时，可以很有效地运转：由于发动机的温度必须保持或低于最佳运转温度，以避免不良震爆产生而影响发动机性能，而本发明的发动机可装设较小的水套，因此使用较小量的冷却液，即可有效冷却发动机。
2.发动机在冷车时发动，其温度可迅速提高至最佳运作温度：由于在短时间内可将少量的冷却液加温，因此，燃料空气混合物的燃烧可以加以改善，而将空气污染物降低。
Claims (11)
1.一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统包括：
预定量的冷却液，以各种不同流量流经冷却流道；
热交换器，用以冷却预定量的冷却液；
电动水泵，用以输送该预定量的冷却液；
传感器，用以感测该车辆各种运作状态，而依据该运作状况来产生信号；
电子资讯处理器，用来接收及处理该信号及输出信号至电动水泵以控制该冷却液的流量；
2.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，所述热交换器是一种散热器。
3.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，所述冷却流道指一种水套，该水套与车辆发动机密切配合。
4.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，所述传感器包含有数种感测汽车的特征的传感器，包括有发动机节流位置、发动机转速、冷却液温度、发动机燃料的空气比例、排气温度以及其他有关车辆运作的情况。
5.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，所述电子资讯处理器是一种微处理器。
6.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却液亦可为一种气体的冷却剂。
7.依权利要求1所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，所述冷却液是一种含有甘醇的液体冷却液。
8.一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，包括：
散热器，用来冷却预定体积的该液体冷却液；
变速电动水泵，用来输送该预定体积的液体冷却液，该体积的液体冷却液流经环绕该发动机的冷却套；
数个传感器，用来检测车辆发动机转速、节流位置以及冷却液温度情形，该等传感器可产生信号，该信号指示所述该等情况；以及
微处理器，用来接收该等传感器的该等信号，该微处理器可输出一种信号至该电动水泵，以便控制该冷却液流经冷却套的流量。
9.一种以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，包括以下的步骤：
提供一预定体积的冷却液；
冷却该预定体积的冷却液至一预定温度，该预定体积的冷却液通过一热交换器；
使用数个信号，该等信号被送入一微处理器来决定该冷却液的流量；以及
使该冷却液流经该冷却流道，该冷却流道环绕着该车辆发动机，该冷却液流经该冷却流道之流量由该微处理器决定。
10.依权利要求9所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该冷却液可为一种液体流体或一种气体流体。
11.依权利要求9所述的以反馈控制引擎水泵冷却液流量的汽车冷却系统，其中，该热交换器为一种汽车散热器。
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1994
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