用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路中的水循環(huán)的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置(1)。所述裝置包括泵和以圓形方式圍繞泵葉輪的軸線延展的吸入室(8)。所述裝置還包括水歧管(50)，其可以被連接至所述冷卻回路的散熱器(40)的出口。所述裝置包括連接至歧管的第一管道(5)以及界定第一流在所述室(8)中的軸向入口的第一開口(5’)。所述裝置還包括連接至歧管(50)并通過(guò)第二開口(6’)連接至所述吸入室(8’)的第二管道(6)。所述第二開口界定水的切向進(jìn)入口，使得水經(jīng)受圍繞葉輪的軸線的旋轉(zhuǎn)。所述裝置還包括流量分離工具(9)，其適合于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件來(lái)改變?cè)趦蓚€(gè)管道(5、6)中循環(huán)的水的流量。
【專利說(shuō)明】用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路中的水循環(huán)的裝置
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)交通工具比如例如商用交通工具和/卡車等的生產(chǎn)領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置，優(yōu)選地但并非排他地涉及用于柴油型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置。本發(fā)明還涉及包括這樣的裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路，以及涉及包括所述冷卻回路的商用和/或工業(yè)交通工具。
[0002]現(xiàn)有技術(shù)描述
[0003]正如所已知的，任意由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī))所機(jī)動(dòng)化的交通工具必然包括發(fā)動(dòng)機(jī)本身的冷卻回路，以確保其正確運(yùn)行。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路通常包括循環(huán)泵和冷卻管路，冷卻管路向循環(huán)泵的下游延展，穿過(guò)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和氣缸蓋，以冷卻內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和氣缸蓋。
[0004]在與所述發(fā)動(dòng)機(jī)元件熱交換后，在冷卻管路中循環(huán)的水流入散熱器中，水在散熱器中通過(guò)水/空氣熱交換被冷卻。離開散熱器的被冷卻的空氣因此被帶回至循環(huán)泵的入口，以再次穿過(guò)回路。通常，冷卻回路還包括由熱膨脹閥調(diào)節(jié)的旁通管路。更確切地說(shuō)，這樣的熱膨脹閥具有當(dāng)水的溫度低于預(yù)定的特性值時(shí)，通常是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在其啟動(dòng)階段時(shí)，將被引導(dǎo)至散熱器的水改道至旁通管路中的功能。當(dāng)水溫超過(guò)這樣的預(yù)定值時(shí)，熱膨脹閥則阻塞/分流來(lái)自冷卻管路的水流，第一部分在旁通管路中循環(huán)而第二部分被引導(dǎo)至散熱器。當(dāng)水溫超過(guò)第二預(yù)定值時(shí)，熱膨脹閥則將全部水流量引導(dǎo)向散熱器，阻斷旁通管路中的通路。
[0005]在最新的解決方案中，離開循環(huán)泵的水流量(在下文中也被稱為輸送流量)根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件而被調(diào)節(jié)，即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)本身的負(fù)荷和速度而被調(diào)節(jié)。具體來(lái)說(shuō)，在部分負(fù)荷條件下，輸送流量被減小，以限制發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，且避免氣缸的過(guò)度冷卻，即油的過(guò)度冷卻。確實(shí)，這樣的消極情況將導(dǎo)致油粘性的增加并因此導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦的增加。如今，根據(jù)兩個(gè)不同的解決方案，輸送流量調(diào)節(jié)有效地并可靠地被執(zhí)行，但是這在成本方面卻不是有益的。
[0006]第一個(gè)已知的解決方案提供了不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)而改變泵的旋轉(zhuǎn)速度的控制件的使用。這樣的控制件通常通過(guò)具有可調(diào)速度的電馬達(dá)而形成，該電馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)泵的葉輪軸。輸送流量的減小是通過(guò)這樣的方式被改變的:改變電馬達(dá)的速度，從而導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)速度的改變。該電馬達(dá)根據(jù)水溫而被控制，并因此根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件而被控制。葉輪速度的改變導(dǎo)致泵揚(yáng)程(pump head)的改變，并因此導(dǎo)致輸送流量的改變。
[0007]即使這一解決方案在輸送流量調(diào)節(jié)方面是相對(duì)有效的，但其在效率方面具有明顯的不足。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于電馬達(dá)的運(yùn)行所必須的能量轉(zhuǎn)換在效率方面是非常關(guān)鍵的因素。不僅如此，必須注意到的是，在電馬達(dá)或者控制馬達(dá)本身的電路失效的情況下，循環(huán)泵將不工作，并因此水將不在冷卻管路中循環(huán)。在這些情況下，由于熱量不再被消散，因此發(fā)動(dòng)機(jī)燒壞的風(fēng)險(xiǎn)是很高的。因此明顯的是，不依賴于驅(qū)動(dòng)軸而促動(dòng)液力泵在可靠性方面是不可接受的，尤其是對(duì)于其壽命通常超過(guò)一百萬(wàn)公里的重型工業(yè)交通工具。
[0008]一種替代性的已知解決方案提供了在由驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的皮帶輪和液力泵的葉輪的轉(zhuǎn)軸之間的電磁耦合的使用。如果有必要，該電磁耦合允許皮帶輪和葉輪之間的滑動(dòng)，這意味著葉輪本身的速度的改變，即輸送流量的改變。
[0009]與前述的解決方案相比，由于在電磁耦合失效的情況下，液力泵保持運(yùn)轉(zhuǎn)，允許冷卻水的循環(huán)，因此該第二解決方案使得發(fā)動(dòng)機(jī)更加可靠。但是，在成本方面，電磁耦合十分昂貴，且在運(yùn)行視角下，其具有非常低的效率，通常約為60%。這一方面對(duì)吸收功率的減小部分地不利，尤其是在低速下。因此，在泵軸處節(jié)約的功率的相關(guān)部分被耦合的傳動(dòng)的低效率所消極地補(bǔ)償。即使總的能量平衡為正，該第二解決方案仍然是不令人滿意的。
[0010]通過(guò)這些考慮，對(duì)允許克服上述的現(xiàn)有技術(shù)的限制和不足的替代性技術(shù)方案的需求出現(xiàn)了。
[0011]因此，本發(fā)明的目標(biāo)的主要任務(wù)為提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置，該裝置允許克服上述的不足。
[0012]在本任務(wù)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的第一目標(biāo)為提供用于水循環(huán)的裝置，在失效的情況下，該裝置不會(huì)消極地影響內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性。
[0013]本發(fā)明的另一目標(biāo)為提供用于水循環(huán)的裝置，該裝置不基于電磁耦合或電馬達(dá)的使用。
[0014]尤其是，本發(fā)明的目的為提供用于水循環(huán)的裝置，該裝置是可靠的，且易于在有競(jìng)爭(zhēng)力的成本下制造。
[0015]發(fā)明概述
[0016]因此，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的裝置允許通過(guò)這樣的方式改變泵輸送流量:改變?cè)诒玫娜肟谔幍乃鞯那闆r，這導(dǎo)致了泵的特性曲線的改變。具體來(lái)說(shuō)，吸入情況的這種改變是通過(guò)調(diào)整第一管道中的第一流的流量和第二管道中的第二流的流量而獲得的。與傳統(tǒng)的解決方案相比，根據(jù)本發(fā)明的裝置確保了即使在分離工具失效的情況下的泵輸送流量。與此同時(shí)，該裝置具有高效率和泵吸收的功率的高度降低，尤其是對(duì)于低輸送流量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)下文對(duì)根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)交通工具的泵的實(shí)施方式的詳細(xì)描述，進(jìn)一步的特征和益處將變得更加明顯，這些實(shí)施方式的示出僅僅為說(shuō)明性的，且并不為附圖中的有限的形式，其中:
[0019]-圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路的示意圖；
[0020]-圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的從不同視角的示意圖；
[0021]-圖4和5示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的離心泵的徑向截面；
[0022]-圖6和7示出了根據(jù)第一可能運(yùn)行配置的當(dāng)前配置的裝置的循環(huán)泵的特性曲線.[0023]-圖8和9示出了在第二可能運(yùn)行配置下的根據(jù)本發(fā)明的裝置的循環(huán)泵的特性曲線.[0024]-圖10示出了說(shuō)明了隨著吸入情況的改變，泵的輸送流量以及泵自身的吸收功率的改變的圖例；[0025]-圖11示出了關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的裝置的一種可能的實(shí)施方式的視圖；
[0026]-圖12示出了根據(jù)圖11中的線XI1-XII的截面圖；
[0027]-圖13示出了根據(jù)圖11中指示的線XII1-XIII的視圖；
[0028]-圖14示出了根據(jù)圖13中指示的線XIV-XIV的截面圖；
[0029]-圖15示出了圖11中的裝置的第一透視截面圖；
[0030]-圖16和17為根據(jù)圖11中示出的線XV1-XVI和XI1-XII的透視圖。
[0031 ] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記和字母表示相同的元件或部件。
[0032]發(fā)明詳述
[0033]因此，本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置1，優(yōu)選地但非排他地，涉及用于柴油型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置I。就這一點(diǎn)而言，圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的裝置I的運(yùn)輸交通工具(例如，工業(yè)或商用交通工具)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)3的冷卻回路的示意圖。而圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置I的一種實(shí)施方式的從不同視角的兩個(gè)示意圖。
[0034]因此，參考上述的圖1、2和3，裝置I包括水循環(huán)泵(在下文中簡(jiǎn)稱為泵)，該泵可以由發(fā)動(dòng)機(jī)3的驅(qū)動(dòng)軸3’通過(guò)根據(jù)本身已知的原理的機(jī)械傳動(dòng)裝置101 (例如，帶傳動(dòng))直接地促動(dòng)。這樣的泵包括主體，該主體界定殼體16 (在下文中也稱為“定子管道(statorduct) ” 16)，葉片式葉輪15被置于定子管道16中，并圍繞旋轉(zhuǎn)軸線4旋轉(zhuǎn)。根據(jù)下文所描述并在圖9至15中示出的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，該主體可以有益地由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱的部分(由數(shù)字2所指示)界定。作為一種替代方式，該主體可以與曲軸箱分離，例如在相對(duì)小的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下。
[0035]除了定子管道16，該主體還界定吸入室8 (在下文中也稱為“室8”)，室8大體上以圓形方式圍繞泵的葉輪15的軸線4延展。這表明室8的形狀被設(shè)計(jì)為使得該室本身的任何橫截面具有圓形配置。就這一點(diǎn)而言，詞語(yǔ)“橫截面”是指關(guān)于界定葉輪15的軸線4的正交截面的平面而被評(píng)定的截面。
[0036]室8與定子管道16連通，泵的葉輪15被置于定子管道16處，定子管道16大體上界定葉輪本身的吸入節(jié)段8’。換句話說(shuō)，詞語(yǔ)“吸入節(jié)段”是指大體上與葉輪15的軸線4正交的圓形開口，該圓形開口使得室8與定子管道16連通。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的裝置包括歧管50，歧管50適合于被置于液力回路的散熱器40的出口 41處，使得離開散熱器40的整個(gè)水流量流入歧管50的入口中。在圖2和3中，歧管50被示意化為收集水的“盒子”。在可能的實(shí)施方式中，圖中未示出，其可以由具有僅一個(gè)入口和兩個(gè)分開的出口的套筒形成，該入口連接至散熱器40，該兩個(gè)出口用于下文所描述的目的。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的裝置實(shí)際上還包括室8的第一供給管道5，第一供給管道5連接至歧管50的第一出口，以被離開歧管本身的第一水流所穿過(guò)。通過(guò)室8的第一開口 5’，這樣的第一管道5被液力地連接至吸入室8。第一開口 5’界定在該室本身中的對(duì)于第一水流的“軸向入口”。詞語(yǔ)“軸向入口”是指這樣的情況，該情況使得穿過(guò)第一開口 5’的所述第一水流采取大體上平行于葉輪15的軸線4的方向。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的裝置I還包括室8的第二供給管道6，第二供給管道6連接至歧管50的第二出口并獨(dú)立于第一供給管道5，使得其被離開歧管本身并獨(dú)立于第一流的第二水流所穿過(guò)。通過(guò)第一開口 6’，這樣的第二管道6被液力地連接至室8，第一開口 6’界定在所述室8中的對(duì)于在所述室中的第二水流的“切向入口”。具體來(lái)說(shuō)，詞語(yǔ)“切向入口”是指這樣的情況，該情況使得穿過(guò)第二開口 6’的第二水流通過(guò)依照也稱為“漩渦運(yùn)動(dòng)”的渦流運(yùn)動(dòng)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線4的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)入該室。換句話說(shuō)，第二流以關(guān)于該室本身的表面的切向方式進(jìn)入室8。由于該表面的圓形，第二流的水被引領(lǐng)為圍繞葉輪15的軸線4旋轉(zhuǎn)。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的裝置I還包括流量分離工具9，該流量分離工具9適合于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件(即根據(jù)循環(huán)泵的更高或更低的輸送流量要求)來(lái)改變?cè)诘谝还艿?和第二管道6中循環(huán)的水的流量。因此，分離工具9具有這樣的功能:根據(jù)泵的輸送流量要求而在第一管道5和第二管道6之間分流來(lái)自散熱器40的水流量。
[0041]更確切地說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)3在全負(fù)荷條件工作時(shí)，即當(dāng)需要最高泵輸送流量時(shí)，分離工具9具有第一運(yùn)行配置，使得水可以僅穿過(guò)第一管道而離開歧管，因此消除第二管道6中的第二流的流量。換句話說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷條件下，分離工具9阻止水穿過(guò)第二管道6，使得僅有第一流5可以以軸向方向進(jìn)入吸入室8。在這些情況下，液力泵作為具有軸向吸入的傳統(tǒng)的離心泵而工作，在葉輪15的速度相同的情況下，其提供最高的揚(yáng)程，即最高的輸送流量。
[0042]隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的降低，即當(dāng)不需要最高泵輸送流量時(shí)，分離工具9具有至少第二運(yùn)行配置，使得在第一管道5中循環(huán)的第一流的流量減少，并且因此在第二管道6中的第二流的流量增大。該第二運(yùn)行配置大體上使得分離工具9通過(guò)減少穿過(guò)軸向開口 5’的水流量而增加穿過(guò)室8的切向開口 6’的水流量。
[0043]該分離工具可以有益地具有第三運(yùn)行配置，使得離開歧管40的流量?jī)H穿過(guò)第二管道6，大體上消除穿過(guò)第一管道5的第一流。該第三運(yùn)行條件為離心泵需要最小水輸送流量的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的特性。
[0044]與全負(fù)荷條件相比，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷條件下，分離工具9允許改變室8中的水流情況，并因此改變對(duì)應(yīng)于葉輪15的吸入節(jié)段8’的情況。實(shí)際上，作為第二流的“漩渦運(yùn)動(dòng)”的特性的速度分量被添加至作為第一流的特性的軸向速度分量。已經(jīng)觀察到，這種流情況的改變導(dǎo)致泵的運(yùn)行特性曲線的有益的改變。具體來(lái)說(shuō)，已經(jīng)觀察到，在泵的旋轉(zhuǎn)速度相同時(shí)，第二流的“漩渦運(yùn)動(dòng)”決定泵所提供的揚(yáng)程的減小并因此決定輸送流量的減小。
[0045]就這一點(diǎn)而言，圖4和5示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的離心泵的徑向截面的示意圖，分別為吸入室8中存在和不存在水“漩渦運(yùn)動(dòng)”，即經(jīng)過(guò)第二管道6的第二流存在和不存在。具體來(lái)說(shuō)，圖4和5示出了在葉片式葉輪的入口和出口處的所謂的水的“速度三角形”。具體來(lái)說(shuō)，附圖標(biāo)記C1和C2分別指示在葉輪的入口處和出口處的水的絕對(duì)速度。而V1和V2指示流體相對(duì)于葉輪的速度，即相對(duì)于與葉片成整體的參照系的速度。最后，U1和U2分別指示葉輪的葉片的切向速度，分別對(duì)應(yīng)于葉片式葉輪的外徑De和內(nèi)徑Di。
[0046]離心泵的揚(yáng)程ΛΗε，即泵葉輪向水提供的特定能量的增加，可以在理想流體動(dòng)力學(xué)模型中通過(guò)下面的已知的歐拉方程被計(jì)算:
[0047]Δ He = U2Cu2c-U1Culc ；
[0048]其中Cu^和Cul。分 別為流體的絕對(duì)速度C1、C2的切向分量，分別對(duì)應(yīng)于葉片式葉輪的外徑De和內(nèi)徑Di。分量Cu2e取決于葉輪的幾何結(jié)構(gòu)，而分量Cule取決于水進(jìn)入葉輪的情況。[0049]圖5示出了當(dāng)吸入室中存在“漩渦運(yùn)動(dòng)”時(shí)的葉輪的速度三角形。具體來(lái)說(shuō)，入射角由附圖標(biāo)記β /表示、絕對(duì)速度由附圖標(biāo)記c/表示、相對(duì)速度由附圖標(biāo)記V/表示以及葉輪的切向速度由附圖標(biāo)記u/表示。與圖4的情況相比，“漩渦運(yùn)動(dòng)”的存在決定入射角的增加，使得β/的值高于的值。因此，當(dāng)漩渦運(yùn)動(dòng)存在時(shí)，絕對(duì)速度c/的方向以及相對(duì)速度Vl’的方向與當(dāng)漩渦運(yùn)動(dòng)不存在時(shí)所對(duì)應(yīng)的速度(在圖4中由C1和V1指示)不同。而相比之下，徑向速度為恒定的(即U1 = u/)。具體來(lái)說(shuō)，隨著入射角β/增加，界定在切線方向u/和絕對(duì)速度方向C/之間的角α減小。這導(dǎo)致了絕對(duì)速度C/的切向分量(由Cu/指示)的增加。這樣的情況又導(dǎo)致泵所提供的揚(yáng)程的減小，以及最終導(dǎo)致泵本身的輸送流量的減小。
[0050]從上文所指出的顯示出，根據(jù)本發(fā)明的裝置的分離工具9所執(zhí)行的兩個(gè)流的分離事實(shí)上允許根據(jù)實(shí)際需要的泵輸送流量而改變離心泵的“揚(yáng)程-流量”特性曲線。不同于傳統(tǒng)解決方案，這種特性曲線的改變被有益地獲得，而對(duì)離心泵的促動(dòng)沒(méi)有任何干擾，即對(duì)離心泵的旋轉(zhuǎn)速度沒(méi)有任何改變。
[0051]就這一點(diǎn)而言，圖6和7示出了當(dāng)僅有第一流進(jìn)入室8時(shí)，即當(dāng)室本身中沒(méi)有任何“漩渦運(yùn)動(dòng)”時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的裝置的泵的特性曲線。相比之下，圖8和9示出了當(dāng)僅存在第二流時(shí)，即當(dāng)室8中存在“漩渦運(yùn)動(dòng)”時(shí)的泵本身的特性曲線。
[0052]更確切地說(shuō)，圖6示出了作為輸送流量[m3/h]的函數(shù)的泵的輸送壓力[Bar]的特性曲線。從這層意義上來(lái)說(shuō)，可以觀察到，對(duì)于這種應(yīng)用，泵的輸送壓力大體上為泵所提供的揚(yáng)程的直接測(cè)量值。在圖6中，具有實(shí)心圓的每條曲線指示在泵的特定旋轉(zhuǎn)速度(1200、2000、2500、2800、3400rpm)下“測(cè)量”的特征性壓力-流量(下文由P-Q指示)。同樣在圖6中，對(duì)于每個(gè)旋轉(zhuǎn)速度，具有空心圓的對(duì)應(yīng)曲線指示由大體上基于歐拉方程的數(shù)學(xué)模型所獲得的曲線P-Q?；跉W拉方程的數(shù)學(xué)模型所獲得的曲線考慮了流情況和在這種特定情況下吸入室中僅有第一流(不存在與第二流相關(guān)的“漩渦運(yùn)動(dòng)”)的情況。更確切地說(shuō)，這樣的方程考慮到了在葉輪入口和出口處的速度(在方向和強(qiáng)度方面)，并且還考慮到了由于水與葉輪相互作用而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。正如從圖6中的圖例中所能看出的，在任意考慮的旋轉(zhuǎn)速度下，該數(shù)學(xué)模型在由模型本身獲得的曲線(空心圓)和真實(shí)測(cè)量曲線(實(shí)心圓)之間保持基本一致。
[0053]圖6中的圖例中的連續(xù)的線示出了“系統(tǒng)曲線”，所考慮的泵被插入在其中。通過(guò)考慮該泵所被置于的冷卻回路的流體阻力，該系統(tǒng)曲線示出了為移動(dòng)流體的特定流量所需要的輸送壓力。對(duì)于每個(gè)旋轉(zhuǎn)速度，系統(tǒng)曲線和特性曲線P-Q之間的交點(diǎn)指示泵的“工作點(diǎn)”。圖7中的圖例示出了一組曲線，其中的每條曲線示出了在葉輪的特定旋轉(zhuǎn)速度(1200、2000、2500、2800、3400rpm)下泵所吸收的功率[kW](由Pa指示)的趨勢(shì)，該吸收功率為泵輸送流量[m3/h]的函數(shù)。通過(guò)結(jié)合圖6中的圖例和圖7中的圖例，可能獲得對(duì)于確定的“工作點(diǎn)”泵所吸收的功率。例如，考慮2800rpm的旋轉(zhuǎn)速度，可以觀察到，正如可以從圖7中獲得的，在圖6的圖例中的泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)于3.4kff的吸收功率。
[0054]相比之下，圖8示出了對(duì)應(yīng)于圖6中的圖例的一種圖例，其中除了所測(cè)量的泵的特性曲線P-Q(實(shí)心圓曲線)，還有由數(shù)學(xué)模型所獲得的相同泵的曲線P-Q被示出，但僅有第二流進(jìn)入室8。換句話說(shuō)，這些曲線是根據(jù)吸入室8被第二管道6所供給(即沒(méi)有第一流)的假設(shè)而獲得的。因此，圖6的曲線為室8中僅有“漩渦運(yùn)動(dòng)”的特性，“漩渦運(yùn)動(dòng)”是由于穿過(guò)第二開口 6’的第二流的切向進(jìn)入而產(chǎn)生的。
[0055]圖8中的圖例清楚地示出了:在所考慮的旋轉(zhuǎn)速度相同的情況下，當(dāng)室8中存在漩渦運(yùn)動(dòng)(即存在進(jìn)入室的第二流)時(shí)，曲線P-Q向箭頭所指示的方向“降低”。換句話說(shuō)，與僅有軸向流的情況相比，壓力和泵輸送流量降低。這表明水在室8中的旋轉(zhuǎn)(漩渦運(yùn)動(dòng))，是所考慮的旋轉(zhuǎn)速度相同的情況，循環(huán)泵提供較低的揚(yáng)程，即做了較少的功并因此而吸收較少的功率。
[0056]從這層意義上來(lái)說(shuō)，圖9示出了在室8中僅存在“漩渦運(yùn)動(dòng)”的情況下吸收功率-流量(Pa-Q)特性曲線的趨勢(shì)。通過(guò)結(jié)合圖8中的圖例和圖9中的圖例，并考慮旋轉(zhuǎn)速度為2800rpm的情況，可以觀察到，當(dāng)存在漩渦運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵的“工作點(diǎn)”與圖6中的工作點(diǎn)相比有所降低(即與圖6中的工作點(diǎn)相比，該工作點(diǎn)具有更低的輸送壓力和更低的流量的特性)。因此，泵所吸收的功率與在不存在漩渦的情況相比有所降低。在該特定實(shí)例中，對(duì)于2800rpm的旋轉(zhuǎn)速度，存在漩渦運(yùn)動(dòng)時(shí)的吸收功率為2.7kW，而不存在漩渦運(yùn)動(dòng)時(shí)的吸收功率為3.4kff(圖7)。
[0057]因此明顯的是，根據(jù)本發(fā)明的裝置I允許通過(guò)調(diào)節(jié)室8中(即在葉輪15的入口處)的水流的情況而改變泵輸送流量。具體來(lái)說(shuō)，室中的水流情況的改變是通過(guò)這樣的方式獲得的:使用分離工具9來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入室本身中的第一和第二流的流量，即根據(jù)情況而減少或消除室本身中的漩渦運(yùn)動(dòng)。正如已經(jīng)在上文闡釋的，這一原理與傳統(tǒng)解決方案完全不同，在傳統(tǒng)解決方案中，流量的改變總是通過(guò)改變?nèi)~輪的速度而獲得的。
[0058]就這一點(diǎn)而言，圖10示出了另一個(gè)圖例，該圖例示出了作為旋轉(zhuǎn)速度和第二開口6’的寬度的函數(shù)的輸送流量[m3/h]以及吸收功率Pa[kW]的趨勢(shì)，其中第二開口 6’的寬度通過(guò)圖14的截面圖中所指示的“漩渦角” Θ來(lái)評(píng)定。漩渦角Θ大體上定義為旋轉(zhuǎn)軸線4和吸入室8中的水的絕對(duì)速度Vl的方向之間的角。具體來(lái)說(shuō),這樣的絕對(duì)速度由水的軸向速度分量Va (平行于旋轉(zhuǎn)軸線4)和切向速度分量Vt (正交于同一旋轉(zhuǎn)軸線)的矢量和所定義。明顯的是，軸向分量Va為第一軸向流的特性，而分量Vt為第二切向流的特性，即為該第二流在吸入室8中所受到的“漩渦運(yùn)動(dòng)”的特性。隨著第二流的流量的增加，明顯地，切向分量Vt增大，而軸向分量Va減小，因此漩渦角Θ以對(duì)應(yīng)的方式增大。漩渦角Θ本質(zhì)上為進(jìn)入吸入室8的第二流的流量值的特性。
[0059]如圖10中的圖例所示,就恒定旋轉(zhuǎn)速度(2800rpm)而論,鏇渦角Θ (即第二流的流量)(在O至65度之間)的遞增意味著泵輸送流量(m3/h)的遞減以及泵本身所吸收的功率的減少。如圖例右側(cè)的條框所示，圖10還示出了進(jìn)入室的第二流的流量的改變大體上與泵的速度的減小同樣有效。這表明根據(jù)本發(fā)明的裝置I允許有益地獲得與通過(guò)葉輪速度的改變所獲得的結(jié)果相同的結(jié)果，其中葉輪速度的改變是通過(guò)如已知解決方案中的電馬達(dá)或電磁耦合而得到的。但是不同于已知解決方案，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許成本的降低并在即使分離工具9失效的情況下仍確保水的輸送。實(shí)際上，即使在這種情況下，離心泵保持工作以提供特定輸送流量，這是由于水穿過(guò)兩個(gè)管道5、6之一從而供給泵且由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的葉輪始終旋轉(zhuǎn)。
[0060]如前文所指出的，圖11至18示出了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中用于水循環(huán)的裝置I大體上被集成在曲軸箱3中，且意在被冷卻回路所冷卻。具體來(lái)說(shuō)，在這種實(shí)施方式中，曲軸箱3的部分2以單個(gè)部件界定葉輪15將被容納在其中的殼體16、吸入室8、第一管道5的至少端部段5”、第二管道6的至少端部段6”以及旁通管道7的至少端部段7”，其在下文被界定。
[0061]圖11和13分別為該曲軸箱的部分2的側(cè)視圖和截面圖。具體來(lái)說(shuō)，圖13允許觀察殼體16的配置，泵的葉輪15被置于殼體16中。該葉輪15被安裝在葉輪保持架34上，葉輪保持架34通過(guò)螺紋連接工具34’連接至曲軸箱的部分2 (同樣在圖11中示出)。更確切地說(shuō)，葉輪15被安裝在界定葉輪本身的旋轉(zhuǎn)軸線4的軸的第一端。在同一軸的與第一端相反的第二端，皮帶輪10被鍵接，皮帶輪10可以通過(guò)根據(jù)圖1中示出的運(yùn)行方案的傳動(dòng)裝置101連接至發(fā)動(dòng)機(jī)3的軸3’。
[0062]特別地參考圖12和13中的截面圖，如上文所示，曲軸箱3的部分2還界定吸入室
8。具體來(lái)說(shuō)，在圖12中，可能觀察到室8圍繞軸線4的大體上圓形的延展。同時(shí)，參考圖
13,可能觀察到室8具有圓形截面,該圓形截面的延伸(extension)根據(jù)該截面本身圍繞軸線4的位置而變化。換句話說(shuō)，關(guān)于縱截面平面(即包含軸線4)而被評(píng)定的室8的輪廓具有第一段9’和第二段9”，第一段9’和第二段9”關(guān)于軸線4為對(duì)稱的，并且具有大體上的曲線的進(jìn)展。
[0063]再次參考圖13，室8界定與第一管道5連通的第一開口 5’。第一開口 5’大體上為圓形并且與葉輪的軸線4正交，而管道5’的端部段5”具有圓柱部分5”’。該部分5”’與軸線4共軸地延展，并具有大體上與第一開口 5’的橫截面相等的橫截面。部分5”’的該特定形狀允許優(yōu)化在室8中的第一流的軸向吸入，即根據(jù)葉輪15的軸線4優(yōu)化第一流本身的導(dǎo)向。
[0064]再次參考圖12中的視圖，如本發(fā)明所提供的，室8包括與第二管道6連通的第二開口 6’。如上文所指出的，該第二開口 6’界定用于室8中的第二水流的“切向入口”，使得其利用在室本身中的第二流生成“漩渦運(yùn)動(dòng)”(圍繞軸線4的旋轉(zhuǎn))。第二開口 6’的位置和葉輪15的旋轉(zhuǎn)方向被界定為使得室8中的水的旋轉(zhuǎn)具有與葉輪15的旋轉(zhuǎn)相同的方向。如上文所討論的，在這些情況下，對(duì)經(jīng)受這種旋轉(zhuǎn)的水的流量的調(diào)整(即調(diào)整第二流的流量)可能改變泵輸送流量。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，第二開口 6’的面積小于第一開口 5’的面積，以有益地增加進(jìn)入室8的第二流的速度，S卩，以增加在室本身中的旋轉(zhuǎn)(漩渦運(yùn)動(dòng))的強(qiáng)度。兩個(gè)開口5’和6’的不同面積在圖15、16和17中示出的透視截面圖中可以被看出。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，沿著第一管道5從歧管50至室8的延伸，第一管道5具有對(duì)于水的通路的大體上恒定的截面。相比之下，第二管道6具有至少端部段6”，端部段6”與室8的第二開口 6’連通，端部段6”具有逐漸減小直至在室8的第二開口 6’附近的最小值的通路截面。換句話說(shuō)，第二通道6的該端部段6”大體上為“噴嘴形狀”，即水通路截面在最大和最小值之間逐漸減小，具有例如拋物線形的趨勢(shì)。就這一點(diǎn)而言，圖12中的附圖標(biāo)記Hl指示第二通道6的端部段6”的水通路的最小截面的延伸，該最小截面被界定在第二開口 6’附近。而附圖標(biāo)記H2指示相同端部段6”的最大通路截面的延伸。延伸Hl和H2關(guān)于由大體上正交于第二流的水流線的平面所界定的截面來(lái)評(píng)定。
[0067]為裝置I的兩個(gè)管道5、6的通路截面所提供的不同形狀使得第一管道5構(gòu)成流向吸入室8的水的優(yōu)先路徑，這是由于其中的流動(dòng)阻力是相對(duì)有限的。相比之下，第二管道主要由于其噴嘴型端部段6”而受到高流動(dòng)阻力。這表明如果分離工具9不分流流量，因此離開歧管50的全部水流量趨于“自然地”穿過(guò)第一管道5，這是由于其更易于穿過(guò)第一管道5。作為結(jié)果的是，第二管道6中的流量幾乎等于零。如上文已經(jīng)指出的，這樣的情況為發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行條件(即需要最高泵輸送流量的情況)的特性。
[0068]作為所需要的輸送流量減小(部分負(fù)荷運(yùn)行條件)的結(jié)果，離開歧管50的水流量的一部分將通過(guò)分離工具的干涉而被“強(qiáng)制”穿過(guò)第二管道6。第二管道6的“噴嘴形狀”的端部段6”一方面導(dǎo)致了進(jìn)入室8中的水的速度的增大，另一方面總的來(lái)說(shuō)導(dǎo)致了冷卻回路的流動(dòng)阻力的增大。兩個(gè)效果均在降低泵輸送流量方面有益地協(xié)作。進(jìn)入室8中的第二流的速度的增大放大了室8本身中的“漩渦”效應(yīng)，如上文所討論的，引起了曲線P-Q在曲線本身的特性值的降低方面的改變。但是，與此同時(shí)，由于第二管道6中的水的通路，流動(dòng)阻力的增加還引起了系統(tǒng)曲線的改變，并因此引起上文指出的離心泵的“工作點(diǎn)”的改變。從這層意義上來(lái)說(shuō)，在圖8中，虛線指示考慮到還發(fā)生在第二管道內(nèi)的流動(dòng)阻力的可能的系統(tǒng)曲線?？梢杂^察到的是，僅由于“漩渦運(yùn)動(dòng)”，新的工作點(diǎn)(由P2指示)的界定導(dǎo)致輸送流量值進(jìn)一步相對(duì)于工作點(diǎn)(由Pl指示)減小。這樣的流量的減小有益地導(dǎo)致了泵所吸收的功率的進(jìn)一步減小。
[0069]參考圖2和3中的示意圖以及圖12中的截面圖，室8包括第三開口 7’，第三開口7’允許第三水流(下文中稱為旁通流)穿過(guò)冷卻回路的旁通管道77而進(jìn)入室本身中，根據(jù)本發(fā)明的裝置I可操作地被插入其中。就這一點(diǎn)而言，曲軸箱的部分2界定該旁通管道7的至少端部段7”。旁通管道中的水通路由熱膨脹閥78(在圖1中指示)所調(diào)節(jié)，根據(jù)前文所解釋的原理，熱膨脹閥78根據(jù)與被冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換后的水所達(dá)到的溫度而被促動(dòng)/停用。第三開口 7’界定用于第三水流的通向吸入室8的切向入口。而且在這種情況下，“切向入口”指示這樣一種情況，該情況使得來(lái)自旁通管道7的第三水流穿過(guò)第二開口 7’，使得第三水流以與葉輪本身相同的方向圍繞葉輪15的旋轉(zhuǎn)軸線4而旋轉(zhuǎn)(鏇渦運(yùn)動(dòng))。
[0070]參考圖2和3，旁通管道7具有優(yōu)選地沿其延伸可變且更確切地說(shuō)朝向第三開口V “會(huì)聚”的水通路截面。換句話說(shuō)，旁通管道包括端部段7”，端部段7”的水通路截面逐漸收縮，直到其在第三開口 V中會(huì)聚。簡(jiǎn)言之，旁通管道7的端部段7”為“噴嘴形狀”，類似于上文所討論的第二管道6的端部段。
[0071]由于與上文指出的關(guān)于第二管道6和第二開口 6’的相同的原理，第三開口 V的“切向”形狀和端部段7”的“會(huì)聚”形狀允許在旁通管道7的促動(dòng)期間獲得循環(huán)泵的輸送流量的有益的減小。具體來(lái)說(shuō)，由于室8中的旁通流的“漩渦運(yùn)動(dòng)”，泵將提供較低的流量，這一效果添加至由于在相同旁通管道中的通路而引起的流動(dòng)阻力增大。正如將在下文更好地解釋的，在旁通管道7的促動(dòng)期間，即在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間，由于流量的減小降低了熱耗散，因此泵輸送流量的減小允許更快的發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)。
[0072]圖13的截面圖允許從與圖8的截面圖不同的視角觀察第二開口 6’，且更確切地說(shuō)，允許根據(jù)包含葉輪15的軸線4的縱截面平面XII1-XIII(被指示在圖11中)觀察第二開口 6’。具體來(lái)說(shuō)，在圖13中，可以觀察到的是，第二開口 6’大體上沿吸入室8的整個(gè)長(zhǎng)度L延伸，長(zhǎng)度L沿平行于軸線4的方向被評(píng)定。這種解決方案允許優(yōu)化室8中的第二流的進(jìn)入以及在室本身中的漩渦運(yùn)動(dòng)。
[0073]圖16和17分別為根據(jù)圖11的截面平面XV1-XVI和XI1-XII的曲軸箱的部分2的透視圖。這些圖允許進(jìn)一步觀察第二管道6的端部6”和旁通管道7的端部7”的“噴嘴形狀”的配置。同時(shí)，從這些圖中明顯的是，第一管道5的端部段5”不是噴嘴形狀，而是相比之下，在第一開口 5’附近，其水通路截面趨于甚至更大，在該處其通過(guò)端部段5”的部分5”’而連接至第一開口 5’本身。第一管道5的形狀允許在第一管道5中保持大體上恒定的速度以及相對(duì)有限的流動(dòng)阻力。如上文已經(jīng)指出的，根據(jù)上文已經(jīng)指出的目的和原理，為第一管道5所配置的形狀允許其為用于離開歧管50的水的優(yōu)先管道。
[0074]圖14允許觀察泵輸送截面。包含葉輪15的殼體16具有液力泵的典型的螺旋形狀，并且界定與回路11的冷卻管路12相連通的泵輸送節(jié)段16’。就這一點(diǎn)而言，圖14中的箭頭示出了來(lái)自輸送節(jié)段的水沿冷卻管路的運(yùn)動(dòng)方向。圖14僅示出了該冷卻管路的初始段，根據(jù)種類和發(fā)動(dòng)機(jī)3的尺寸的不同，該冷卻管路通常在曲軸箱中延展。
[0075]再次參考圖2和3，在其可能的實(shí)施方式之一中，分離工具9可以為被置于第一管道5內(nèi)的節(jié)流閥，以調(diào)節(jié)第一流的流量并因此調(diào)節(jié)第二流的流量。在完全打開節(jié)流閥的情況下，離開歧管的整個(gè)水流量?jī)H穿過(guò)第一管道5，第一管道5為首選的，即具有減小的流動(dòng)阻力。由于在歧管50的出口處的流量為恒定的，節(jié)流閥的逐漸關(guān)閉決定了在第一管道5中的水流量(第一流)的減小以及在第二管道6中的流量的增大。這樣的情況導(dǎo)致了室8中經(jīng)受“漩渦運(yùn)動(dòng)”的水流量的增大，因此導(dǎo)致了離心泵的輸送流量的減小。
[0076]在節(jié)流閥完全關(guān)閉的情況下，離開歧管的所有的水被“強(qiáng)迫”穿過(guò)第二管道6。由于離開歧管的所有水流量?jī)H通過(guò)第二開口 6’進(jìn)入吸入室8，這一情況最大程度地放大了室8中的“漩渦”效應(yīng)。與此同時(shí)，由于水穿過(guò)第二管道6，因此水流阻力增加，正如所述的，這在流量減小方面為協(xié)作效果。
[0077]本發(fā)明還涉及用于包括根據(jù)本發(fā)明的裝置I的交通工具的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路。就這一點(diǎn)而言，圖1為由附圖標(biāo)記11所指示的根據(jù)本發(fā)明的冷卻回路的示意圖。
[0078]除了上文所描述的裝置1，該冷卻回路還包括冷卻管路12，冷卻管路12從一側(cè)連接至裝置I的泵的輸送節(jié)段16’，且從另一側(cè)連接至上文已經(jīng)指出的熱膨脹閥78。冷卻管路12被限定在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱3中，并且為熱膨脹閥78僅有的入口。相比之下，熱膨脹閥78具有連接至旁通管路7的第一出口 78’和連接至回流管路12’的第二出口 78”。回流管路12’液力地將熱膨脹閥78與散熱器40的入口連接。散熱器40的出口 41根據(jù)本發(fā)明的裝置I的歧管50的入口相連接。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的冷卻回路11根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件并且通過(guò)熱膨脹閥和/或上文所描述的裝置I的分離工具9的干預(yù)而被調(diào)節(jié)。就這一點(diǎn)而言，一種用于調(diào)節(jié)冷卻回路11的方法將在下文被描述，其中假設(shè)使用位于裝置I的第一管道5中的節(jié)流閥(下文指示為閥9)作為分離工具9。
[0080]直到水溫低于第一預(yù)定值Tl，熱膨脹閥78具有第一運(yùn)行配置，根據(jù)第一運(yùn)行配置，閥78的第一出口 78’為打開的且連接至回流管路12’的第二出口 78”為關(guān)閉的。這一調(diào)節(jié)步驟為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)剛被啟動(dòng)時(shí)的情況的特性。在這種情況下，在泵輸送處送出的水(冷)穿過(guò)冷卻管路12’，并回到僅在旁通管道7中的吸入流，其中冷卻管路12’被限定在發(fā)動(dòng)機(jī)3的主體/曲軸箱中。如上文所指出的，室8的第三開口 V的形狀被設(shè)計(jì)為其使得旁通流在室本身中以與泵葉輪15相同的方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上文描述的運(yùn)行原理，水在室8中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了由離心泵提供的揚(yáng)程的減小，該效果被添加至由于旁通管道7的節(jié)流形狀的端部部分77引起的流動(dòng)阻力。兩個(gè)效果為協(xié)作的，且?guī)?lái)了冷卻管路12中的流量的減小，即發(fā)動(dòng)機(jī)3的快速變暖。由于發(fā)動(dòng)機(jī)3快速變暖，煙塵的產(chǎn)生被最小化并且油在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到其運(yùn)行溫度，油狀況確保低摩擦并因此確保低燃油消耗。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法包括第二步驟，根據(jù)第二步驟，當(dāng)水的溫度超過(guò)所述第一預(yù)定值Tl時(shí)，且直到該溫度低于第二預(yù)定值T2 (高于Tl)，閥78逐漸由第一運(yùn)行配置變?yōu)榈诙\(yùn)行配置，根據(jù)第二運(yùn)行配置，第一出口 78’為關(guān)閉的且第二出口 78”為關(guān)閉的。詞語(yǔ)“逐漸地”是指閥的運(yùn)行變化使得閥的第一開口(朝向旁通7)為“逐漸地關(guān)閉”，而閥的第二開口(朝向散熱器40)為“逐漸地打開”，直至達(dá)到第二運(yùn)行配置。
[0082]該第二調(diào)節(jié)步驟為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到其“平均溫度”時(shí)的情況的特性。換句話說(shuō)，當(dāng)超過(guò)了 Tl，熱膨脹閥開始逐漸地打開朝向散熱器40的出口，并且逐漸地關(guān)閉旁通的出口。在這些情況下，節(jié)流閥9仍保持關(guān)閉。這表明來(lái)自散熱器40的水將被轉(zhuǎn)向至裝置I的第二管道6。直到水的溫度將被包括在Tl和T2之間時(shí)，流回泵吸入口的水流將被在旁通7和第二管道6之間分流。因此，室8中的所有的水將經(jīng)受“漩渦運(yùn)動(dòng)”，使得泵輸送流量將被保持在低位。通過(guò)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)3的“熱”水和通過(guò)來(lái)自散熱器50的“冷”水，水的溫度將被有益地調(diào)整。
[0083]回路11的調(diào)節(jié)同樣提供了:當(dāng)水溫超過(guò)T2，熱膨脹閥78保持所述第二運(yùn)行配置。相比之下，當(dāng)水溫超過(guò)第二預(yù)定值T3(高于T2)時(shí)，則分離工具9 (節(jié)流閥)被促動(dòng)，以在裝置I的第一管道5和第二管道6之間分流流向泵吸入口的水流量。更確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，流量在兩個(gè)管道5和6中的分配被設(shè)置成使得在第一管道5中的流量以與在冷卻管路12的出口處的水所達(dá)到的溫度成比例的方式增加。
[0084]換句話說(shuō)，當(dāng)水的溫度超過(guò)Τ2時(shí)，熱膨脹閥78通過(guò)關(guān)閉經(jīng)過(guò)旁通7的通路而保持第二運(yùn)行配置。因此，整個(gè)流量被輸送至散熱器并隨后僅經(jīng)過(guò)第二管道6而被輸送至泵的室8。
[0085]從這一刻起，回路的調(diào)節(jié)僅由分離工具9來(lái)執(zhí)行。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)水的溫度超過(guò)第三預(yù)定值Τ3 (高于Τ2)，分離工具9將離開歧管50的水流量分流為部分在第一管道5中且部分在第二管道6中。當(dāng)達(dá)到溫度Τ3時(shí)，節(jié)流閥9大體上采取這樣的位置，在該位置中特定預(yù)定的流量穿過(guò)兩個(gè)管道5、6。當(dāng)然，這導(dǎo)致泵輸送流量的增大。
[0086]第三值Τ3對(duì)應(yīng)于最優(yōu)溫度,該最優(yōu)溫度被確定為發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性被確保且發(fā)動(dòng)機(jī)的油本身不會(huì)變壞的最高溫度。當(dāng)達(dá)到Τ3時(shí)，分離工具增加泵輸送流量并將水溫保持在接近Τ3的值。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的冷卻回路的調(diào)節(jié)方法的進(jìn)一步的步驟提供:當(dāng)水溫超過(guò)第四預(yù)定值Τ4(高于Τ3)時(shí)，調(diào)節(jié)工具起作用，使得整個(gè)水流量穿過(guò)第一管道5。即當(dāng)達(dá)到Τ4時(shí)，節(jié)流閥9采取完全打開的位置，允許水穿過(guò)第一管道5形成的“優(yōu)先路徑”。在這些情況下，液力泵作為具有完全軸向的水入口的傳統(tǒng)的離心泵而工作。達(dá)到溫度Τ4表明發(fā)動(dòng)機(jī)以全負(fù)荷條件工作，這要求最高泵輸送流量，以有效地冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0088]根據(jù)本發(fā)明的裝置允許實(shí)現(xiàn)前文所列舉的目的。具體來(lái)說(shuō)，該裝置允許根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件來(lái)改變泵輸送流量。具體來(lái)說(shuō)，流量的這種改變是通過(guò)水流在泵吸入口的情況的改變而獲得的。根據(jù)本發(fā)明的裝置是可靠的且易于在有競(jìng)爭(zhēng)力的成本下制造。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的裝置可以受到很多改變或調(diào)整，而不偏離本發(fā)明的范圍；不僅如此，所有的細(xì)節(jié)均可以被技術(shù)上等同的其他細(xì)節(jié)所替換。[0090]實(shí)際中，根據(jù)需求以及本領(lǐng)域的目前水平，所使用的材料以及尺寸和形狀可以為任意的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的冷卻回路中的水循環(huán)的裝置(I)，其特征在于，所述裝置(I)包括: -水循環(huán)泵，其包括主體(2)，所述主體(2)界定用于圍繞軸線(4)旋轉(zhuǎn)的葉片式葉輪(15)的殼體(16)，所述葉輪(15)借助于機(jī)械傳動(dòng)裝置(101)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(7)的軸(3’)驅(qū)動(dòng)； -吸入室(8)，其界定所述葉輪(15)的吸入節(jié)段(8’)，所述室(8)具有圍繞所述軸線(4)的圓形延展； -水歧管(50)，其能夠連接至所述冷卻回路的散熱器(40)的出口 ； -供給所述室(8)的第一管道(5)，所述第一管道(5)連接至所述歧管(50)的第一出口，以被第一水流穿過(guò)，所述第一管道(5)通過(guò)所述室(8)的第一開口 (5，)連接至所述吸入室(8’)，所述第一開口(5’ )界定所述第一室(8)中的用于所述第一流的軸向入口 ； -供給所述室(8)的第二管道(6)，所述第二管道(6)連接至所述歧管(50)的第二出口，以被第二水流穿過(guò)，所述第二管道(6)通過(guò)所述室(8)的第二開口(6’ )連接至所述吸入室(8’)，所述第二開口出’)界定切向入口，使得所述第二水流在所述室(8)中經(jīng)受圍繞所述軸線(4)的旋轉(zhuǎn)； -流量分離工具(9)，其適合于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件來(lái)改變?cè)谒龅谝还艿?5)和所述第二管道出) 中循環(huán)的水的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(I)，其中所述室(8)的所述第二開口出’)具有一種配置，使得該配置使所述第二流在所述室(8)中以與所述泵的所述葉輪(15)的旋轉(zhuǎn)相同的方向旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(I)，其中所述裝置(I)旁通管道(7)，所述旁通管道(7)適合于被第三水流穿過(guò)，所述旁通管道通過(guò)所述室(8)的第三開口(7’)連接至所述吸入室(8’)，所述第三開口(7’)界定切向入口，使得所述第三水流在所述室(8)中經(jīng)受圍繞所述軸線(4)的旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置(I)，其中所述室(8)的所述第三開口(7’)具有一種配置，使得該配置使所述第三流在所述室(8)中以與所述泵的所述葉輪(15)的旋轉(zhuǎn)相同的方向旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中所述分離工具包括節(jié)流閥，所述節(jié)流閥被置于所述吸入室(8)的所述第一管道(5)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中供給所述吸入室(8)的所述第二管道(6)包括與所述第二開口(6’ )連通的端部段(6”)，所述端部段(6”)具有依照噴嘴形狀從最大值(H2)向最小值(Hl)逐漸收縮的水通路截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中所述旁通管道(7)包括與所述第三開口(7’ )連通的端部段(7”)，所述端部段(7”)具有依照噴嘴形狀從最大值向最小值逐漸收縮的水通路截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中所述歧管(50)由套筒界定，所述套筒包括: -入口，其能夠連接至所述冷卻回路(11)的所述散熱器(40)； -第一出口，其被連接至所述第一管道(5)；-第二出口，其被連接至所述第二管道(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中所述主體(2)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱的一部分形成。
10.一種用于冷卻柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(7)的冷卻回路(11)，包括: -所述發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的冷卻管路(12)； -熱膨脹閥(78)，其包括連接至所述冷卻管路(12)的入口 ； -旁通管路(7)，其被連接至所述熱膨脹閥(78)的第一出口 ； -回流管路(12’)，其被連接至所述熱膨脹閥(78)的第二出口 ； -散熱器(40)，其出口被連接至所述回流管路(12’)， 其特征在于，所述冷卻回路(11)包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的用于水循環(huán)的裝置(1)，其中: -所述裝置(I)的所述歧管(50)被連接至所述散熱器(40)； -所述旁通管路(7)被連接至所述裝置(I)的所述吸入室(8)； -所述裝置(I)的所 述泵的所述葉輪(15)借助于機(jī)械傳動(dòng)裝置(101)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的驅(qū)動(dòng)軸(3，)驅(qū)動(dòng)。
11.用于調(diào)節(jié)根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻回路(11)的調(diào)節(jié)方法，其中所述方法包括下列步驟: -當(dāng)在所述冷卻管路(12)的出口處的水的溫度低于第一預(yù)定值(Tl)時(shí)，將所述閥(78)保持在第一運(yùn)行配置，使得所述閥(78)的所述第一出口(78’ )為打開的且所述閥(78)的所述第二出口(78”)為關(guān)閉的； -當(dāng)在所述冷卻管路(12)的出口處的水的溫度超過(guò)所述第一值(Tl)且沒(méi)有超過(guò)高于所述第一值(Tl)的第二預(yù)定值(T2)時(shí)，將所述閥(78)的運(yùn)行配置從所述第一運(yùn)行配置向第二運(yùn)行配置逐漸地改變，根據(jù)所述第二運(yùn)行配置，所述熱膨脹閥(78)的所述第一出口(78’ )為關(guān)閉的且所述熱膨脹閥(78)的所述第二出口(78”)為打開的； -當(dāng)在所述冷卻管路(12)的出口處的水溫度超過(guò)所述第二值(T2)時(shí)，將所述第二閥(78)穩(wěn)定地保持在所述第二運(yùn)行配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)節(jié)方法，其中所述方法還包括下列步驟: -通過(guò)所述分離工具(9)，消除所述第一管道(5)中的所述第一流的流量，直到在所述冷卻管路(12)的出口處的水溫度低于第三預(yù)定值(T3)，所述第三預(yù)定值(T3)高于所述第二值(T2)； -通過(guò)所述分離工具(9)，將離開所述歧管(50)的流量以預(yù)定的方式在所述第一管道(5)和所述第二管道(6)之間分流，直到在所述冷卻管路(12)的出口處的水溫度超過(guò)所述第三值(T3)。
13.—種工業(yè)或商用交通工具，包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述工業(yè)或商用交通工具包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻回路。
【文檔編號(hào)】F01P7/16GK103998788SQ201280062905
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】克林諾·德皮羅 申請(qǐng)人:Fpt工業(yè)股份公司