一种重型柴油机集成组合式水泵及水泵的控制方法与流程

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种重型柴油机集成组合式水泵及水泵的控制方法。

背景技术：

传统发动机冷却系统主要采用机械式定排量水泵作为冷却系统的动力源，该方案的优点是技术成熟、产品可靠，但主要缺点在于①定排量水泵无法根据发动机冷却系统需求定量供给，为保证最苛刻工况水流量需求造成绝大多数工况水泵性能过剩；②定排量水泵需要发动机驱动，从而消耗发动机输出功率，影响发动机效率提升。随着商用车油耗法规的制定及不断严格，为提升发动机效率，降低油耗，近年来，马勒等公司开发了电控硅油水泵解决水泵按需供给问题，但是水泵仍然需要发动机提供驱动功。

电动水泵能够解决机械水泵按需供给及直接消耗发动机功率的问题，但一直以来未被采用的主要原因：①电动水泵消耗的电能需要用发动机输出功率发电间接获取，因而效率低于机械水泵；②重型柴油机水泵常用工况下功率过大，存在电容过载问题；③电机可靠性差，无法保证柴油机长期使用要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种重型柴油机集成组合式水泵及水泵的控制方法，保证在极限工况及电动水泵电机出现故障时冷却系统水流量满足使用需求；在常用工况下，通过利用回收的制动能量驱动电动水泵运转，尽可能降低水泵驱动功率，实现发动机效率的提升，支撑整车四阶段油耗法规的达成，解决了现有重型柴油机水泵存在的上述不足。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种重型柴油机集成组合式水泵，该水泵包括电磁离合水泵1、电动水泵2、发动机控制器3、水温传感器4、发动机转速传感器5、进气流量传感器6、机油温度传感器7和仪表盘8；其中，所述电磁离合水泵1与电动水泵2并联安装至发动机9上；所述发动机控制器3安装在发动机9上；所述水温传感器4固定在水泵进水口；所述发动机转速传感器5安装在发动机飞轮上；所述进气流量传感器6安装在发动机进气管上；所述机油温度传感器7安装在发动机油底壳上；所述仪表盘8安装在驾驶室；所述水温传感器4、发动机转速传感器5、进气流量传感器6、机油温度传感器7均与发动机控制器3连接；所述发动机控制器3与仪表盘8连接；所述电磁离合水泵1、电动水泵2与膨胀箱10或散热器11连接。

一种重型柴油机集成组合式水泵的控制方法，所述电磁离合水泵1保证电动水泵2的电机在失效及极限工况下整车水流量满足需求；所述电动水泵2在常用工况下按照控制方法提供水流量；所述发动机控制器3接受水泵传感器4、进气流量传感器5、机油温度传感器6的信号，并且控制电动水泵2的电机转速，以保证整机冷却液温度在合理范围内；所述电动水泵2的电机转速的控制方法如下：

1)当水温传感器4测得水温达到103℃时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

2)当机油温度传感器7测得主油道油温达到115℃时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

3)当egr冷却器出气温度达到140℃，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

4)当缓速器工作时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

5)当发动机转速传感器5测得的发动机转速＞1600r/min，且进气量达到该转速最大值时，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9水流量满足需求；

6)当发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1400r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep≤10bar时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至100℃±3℃范围内；

7)当发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1800r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep处于[10,14]bar范围内时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至95℃±3℃范围内；

8)发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1600r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep＞14bar时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至85℃±3℃范围内；

9)电动水泵2电机故障时，输出故障码至仪表盘8。

本发明的有益效果为：

本发明保证在极限工况及电动水泵电机出现故障时冷却系统水流量满足使用需求；在常用工况下，通过利用回收的制动能量驱动电动水泵运转，尽可能降低水泵驱动功率，实现发动机效率的提升，支撑整车四阶段油耗法规的达成。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1、电磁离合水泵；2、电动水泵；3、发动机控制器；4、水温传感器；5、发动机转速传感器；6、进气流量传感器；7、机油温度传感器；8、仪表盘；9、发动机；10、膨胀箱；11、散热器。

具体实施方式

参阅图1，一种重型柴油机集成组合式水泵，该水泵包括电磁离合水泵1、电动水泵2、发动机控制器3、水温传感器4、发动机转速传感器5、进气流量传感器6、机油温度传感器7和仪表盘8；其中，所述电磁离合水泵1与电动水泵2并联安装至发动机9上；所述发动机控制器3安装在发动机9上；所述水温传感器4固定在水泵进水口；所述发动机转速传感器5安装在发动机飞轮上；所述进气流量传感器6安装在发动机进气管上；所述机油温度传感器7安装在发动机油底壳上；所述仪表盘8安装在驾驶室；所述水温传感器4、发动机转速传感器5、进气流量传感器6、机油温度传感器7均与发动机控制器3连接；所述发动机控制器3与仪表盘8连接；所述电磁离合水泵1、电动水泵2与膨胀箱10或散热器11连接。

所述电磁离合水泵1的主要功能是保证电动水泵2电机失效及极限工况下整车水流量满足需求；

所述电动水泵2的主要功能是在常用工况下按照控制方法提供水流量；

所述发动机控制器3主要功能是接受水泵传感器4、进气流量传感器5、机油温度传感器6的信号，按照以下控制方法控制电动水泵2的电机转速，以保证整机冷却液温度在合理范围内：

所述水温传感器4的主要功能是测量水温并发送至发动机控制器3。

所述发动机转速传感器5的主要功能是测量发动机转速并发送至发动机控制器3。

所述进气流量传感器6的主要功能是测量发动机进气量并发送至发动机控制器3。

所述机油温度传感器7的主要功能是测量油温并发送至发动机控制器3。

所述仪表盘8的主要功能是接受发动机控制器3信号，发出报警信号，提示用户。

控制方法为：

1)当水温传感器4测得水温达到103℃时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

2)当机油温度传感器7测得主油道油温达到115℃时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

3)当egr冷却器出气温度达到140℃，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

4)当缓速器工作时，关闭电动水泵2，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9的可靠性；

5)当发动机转速传感器5测得的发动机转速＞1600r/min，且进气量达到该转速最大值时，将电磁离合水泵1控制在结合状态全速运转，保证发动机9水流量满足需求；

6)当发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1400r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep≤10bar时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至100℃±3℃范围内；

7)当发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1800r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep处于[10,14]bar范围内时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至95℃±3℃范围内；

8)发动机转速传感器5测得的发动机转速处于怠速至1600r/min，且通过进气流量换算发动机平均有效压力bmep＞14bar时，电磁离合水泵1处于断开状态，调节电动水泵2电机转速控制水温至85℃±3℃范围内；

9)电动水泵2电机故障时，输出故障码至仪表盘8。