商用车辆、机动车辆、泵装置和运行该泵装置的方法与流程

1.本发明涉及一种用于商用车辆或机动车辆的内燃机的冷却回路的泵装置、一种商用车辆或机动车辆以及一种运行这种泵装置的方法。


背景技术：

2.在商用车辆(nfz)领域，为了冷却内燃机，通常使用可调节的机械式主水泵或使用机械式主水泵与电动辅助泵的组合。主水泵针对高转速下最大的发动机负荷设计，并且因此在低转速的运行状态下通常尺寸过大。其输送量仅与转速相关，而不与对应于发动机运行状态的实际冷却需求相关。因此，为了实现其在冷却回路中的功能，泵的马达使用高达两千瓦的机械功率。此外，机械泵的可调节性有限。因此，通过调节输送量实现的燃料节省潜力并未得到充分利用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于向商用车辆或机动车辆的内燃机供应冷却剂的泵装置，该泵装置具有改进的效率。
4.所述目的由本发明的用于商用车辆或机动车辆的内燃机的冷却回路的泵装置来实现、本发明的商用车辆或机动车辆来实现、以及由本发明的用于运行这种泵装置的方法来实现。
5.据此，提供一种用于商用车辆或机动车辆的内燃机的冷却回路的泵装置，所述泵装置包括两个并联设置的电动泵，每个电动泵在其吸入管道中具有能开关的回流阀，从而使所述电动泵能够选择在单一运行或并联运行中运行。载重汽车主要在部分负载范围内行驶。可以在单一运行中提供其所需的体积流量。由此，所述泵装置的效率可以明显提高，因为接近设计点运行的较小的泵的泵效率高于在部分负载范围内运行的较大的泵的泵效率。
6.优选地，所述能开关的回流阀是二位二通阀，所述二位二通阀特别是能够气动操作或电动操作的。
7.优选地，所述能开关的回流阀在阻塞位置时能够防止冷却回路中的冷却介质回流，从而所述电动泵不能反向于输送方向被流过。
8.可以设定的是，一个所述电动泵构成主泵，在正常状态下，所述主泵运行，且主泵的能开关的回流阀处于通流位置，另一个电动泵构成次级泵，在正常状态下，所述次级泵关闭，且配设给所述次级泵的能开关的回流阀处于阻塞位置。此时，所述泵装置处于单一运行中。可能有利的是，在单一运行中对所述泵进行切换，从而运行时间可以均匀地分配到两个泵上。
9.优选地，各电动泵是相同的。由此可以节省用于构成较大的泵的成本。通过具有较大数量的相同的泵，还可以将制造成本保持在较低的水平。此外，两个相同的泵的存在还可以在一个泵失效的情况下产生冗余。
10.优选地，所述泵装置包括适配器壳体，所述能开关的回流阀设置在所述适配器壳
体中，所述电动泵附接到所述适配器壳体上，并且所述适配器壳体具有用于内燃机的接口。由此，所述泵装置可以连接到已经存在的接口上，并且能够容易地加装。
11.优选地，所述适配器壳体具有用于连接到内燃机的冷却回路上的法兰侧，具有第三密封面的吸入法兰和具有第四密封面的压力法兰设置在所述法兰侧上。此外，所述适配器壳体具有与所述法兰侧相对的泵侧，所述泵侧用于连接电动泵，所述适配器壳体还具有：
[0012]-第一压力管道和第二压力管道，
[0013]-吸入管道，以及
[0014]-与所述吸入管道中的第一吸入管道邻接的第一泵工作空间和与所述吸入管道中的第二吸入管道邻接的第二泵工作空间，所述第一泵工作空间被第一密封面围绕，所述第二泵工作空间被第二密封面围绕，
[0015]-阀装置，所述阀装置包括两个所述能开关的回流阀，两个所述能开关的回流阀能够在阻塞位置和通流位置之间调节，
[0016]
至少一个所述泵工作空间在泵侧形成开口，优选地，每个泵工作空间在泵侧形成开口，并且，所述压力法兰通过压力接管与两个压力管道连接，吸入法兰通过吸入接管与两个吸入管道连接，并且每个能开关的回流阀均与所述两个吸入管道中的一个吸入管道配合作用，并在阻塞位置中封闭相应的吸入管道，且在通流位置中开放相应的吸入管道。
[0017]
优选地，所述能开关的回流阀能够从外部操作。
[0018]
有利的是，在邻接吸入法兰口的吸入接管的下游分成两个所述吸入管道。
[0019]
优选地，所述压力管道合并以形成位于压力法兰口上游的压力接管。
[0020]
优选地，所述吸入接管具有比吸入管道之一大的横截面。
[0021]
此外，有利的是，所述压力接管具有比所述压力管道之一大的横截面。
[0022]
在一个有利的实施方式中，两个所述能开关的回流阀中的第一回流阀设置在第一吸入管道和第一泵工作空间之间的过渡区域中，并且两个所述能开关的回流阀中的第二回流阀设置在第二吸入管道和第二泵工作空间之间的过渡区域中。
[0023]
此外，提供一种具有内燃机的商用车辆或机动车辆，所述内燃机能通过冷却回路来冷却，并且所述商用车辆或机动车辆包括上述的泵装置，所述泵装置设置为用于使冷却剂在所述冷却剂回路中循环。优选地，所述泵装置通过吸入法兰和压力法兰连接到相应的内燃机上。
[0024]
此外，还提供一种用于运行上述的泵装置的方法，所述方法包括以下步骤：
[0025]-对于冷却回路中需要的体积流量低的情况，例如等于或低于预定阈值，则使泵装置在单一运行中运行，使运行的电动泵的所述回流阀处于通流位置，并且使关闭的电动泵的回流阀处于阻塞位置，
[0026]-对于冷却回路中需要的体积流量高的情况，例如等于或高于预设阈值，使泵装置在并联运行中运行，使两个电动泵均运行，并且使所述回流阀处于通流位置。
[0027]
优选地，所述方法还包括以下附加的步骤：
[0028]
在一个所述电动泵失效的情况下，使另一个所述电动泵运行并将相关联的回流阀调节到通流位置，以及将发生故障的电动泵的回流阀调节到阻塞位置。
[0029]
优选地，所述泵装置是具有内燃机的商用车辆或机动车辆的一部分，所述内燃机能通过冷却回路来冷却，所述泵装置用于使冷却剂在所述冷却剂回路中循环。
附图说明
[0030]
下面参考附图来说明本发明的实施例。相同的部件或具有相同功能的部件具有相同的附图标记。其中：
[0031]
图1示出了根据本发明的用于商用车辆的内燃机的冷却剂回路的泵装置的线路框图；
[0032]
图2示出了根据本发明的具有两个电动泵的泵装置的图示；
[0033]
图3示出了泵装置的适配器壳体的泵侧的视图；
[0034]
图4示出了适配器壳体的法兰侧的视图；
[0035]
图5示出适配器壳体沿根据图3的剖切线a-a的剖视图；
[0036]
图6示出适配器壳体沿根据图3的剖切线b-b的剖视图；以及
[0037]
图7示出适配器壳体沿根据图3的剖切线c-c的剖视图。
具体实施方式
[0038]
在图1中示出泵装置1的线路图。泵装置1是商用车辆中的内燃机的冷却剂回路的一部分。在泵装置1的驱动下，冷却剂在冷却回路中循环并且实现对内燃机的冷却。冷却剂优选为水。
[0039]
泵装置1具有两个相同的并联连接的电动泵2、3。在这两个泵2、3各自的吸入管道4中分别设有回流阀5、6。回流阀5、6是可开关的。一个电动泵2构成主泵。另一个电动泵3用作副泵。设置在主泵2上游的第一回流阀5是弹簧预紧的并且是能气动操作的。如果主泵2运行，则回流阀5可以在通流位置沿其输送方向被流过。在关闭主泵2时，第一回流阀5被致动并克服弹簧力转移到阻塞位置。沿流动方向设置在次级泵3上游的第二回流阀6可以通过具有两个沿相反方向作用的绕组的电磁铁电致动。对于次级泵3没有运行的情况，第二回流阀6处于阻塞位置。相反，如果使用次级泵3，则第二回流阀6转移到通流位置。
[0040]
商用车辆，特别是载重车辆，主要在部分负载范围内行驶，那么可以通过两个电动泵2、3中的一个电动泵来产生所需的体积流量。电动泵2、3的吸入区域中的回流阀5、6可以防止冷却剂在单一运行时通过失效的电动泵发生不希望的回流。由于当较小的泵在设计点附近运行时，其泵效率大于较大的泵在部分负载范围内运行的泵效率，因此泵效率得到提高。
[0041]
在单一运行中，由于两个泵2、3是相同的，可以在两个泵之间进行切换，并且将运行时间均匀地分配到两个泵上。在冷却需求增加的情况下，使两个电动泵2、3并联运行。
[0042]
两个相同类型的泵2、3存在可以在一个泵失效的情况下产生冗余。如果在单一运行中一个电动泵2、3发生失效，则功能正常的泵可以替代失效的泵，因为这两个泵在结构上是相同的。在并联运行中，如果一个泵失效，则功能正常的泵可以产生降低的体积流量来冷却内燃机。此外，使用两个相同的泵是更具成本效益的，因为只需要设计一种泵类型，并且可以大批量生产。
[0043]
还可以想到的是，泵装置用在机动车辆中。这里同样实现了上面的优点。
[0044]
在图2示出了泵装置1的侧视图。泵装置1包括专门的适配器壳体7，适配器壳体7形成用于内燃机8的接口。由此可以在已经存在的系统中加装泵装置1。两个回流阀安装在适配器壳体7中，这两个回流阀在阻塞位置中防止冷却剂回流。
[0045]
在图3和4中示出泵装置1的适配器壳体7。适配器壳体具有泵侧9和与泵侧9相对的法兰侧10。为了连接到内燃机8上，适配器壳体1的圆周边缘侧可以根据需要的安装空间尺寸和结构要求来设计。如图3所示，在适配器壳体7中的泵侧9上形成两个泵工作空间11a、11b。泵工作空间11a、11b由适配器壳体7上的圆柱形凹部形成。
[0046]
旋转对称轴线a垂直地穿过第一泵工作空间11a的底面的中点。旋转对称轴线b垂直地穿过第二泵工作空间11b的底面的中点。第一泵工作空间11a在适配器壳体的泵侧由第一密封面12a包围。第二泵工作空间11b在适配器壳体的泵侧由第二密封面12b包围。密封面12a、12b形成平坦的接触面，从而能使电动泵的法兰的平面密封面分别与密封面12a、12b接触。由此，电动泵可以连接到相应的泵工作空间11a、11b。优选地，没有示出的电动泵是相同的。但也可以设定的是，在泵工作空间11a、11b上连接两个不同的电动泵，特别是主泵和次级泵。在一个边缘上，泵侧9形成为固定法兰13，根据图2的适配器壳体7可以通过该固定法兰连接到内燃机8上。固定法兰13具有凹部14a、14b、14c、14d、14e、14f，例如紧固螺钉(未示出)能够通过凹部被引导，以将适配器壳体7固定在内燃机8上。如图4所示，适配器壳体7在法兰侧10上具有吸入法兰15和压力法兰17，以用于连接到内燃机8上，在法兰侧上，吸入法兰具有环绕的密封面16，压力法兰具有环绕的密封面18。
[0047]
图5至图7示出了适配器壳体7的剖视图。设置在适配器壳体7的法兰侧10上的吸入法兰15具有吸入法兰口19。吸入法兰口19同时形成吸入接管20的开口。吸入接管20构造成吸入法兰15内部的通道，该通道平行于旋转对称轴线a、b延伸。图5示出了适配器壳体7沿在图1中标注的剖切线a-a的剖视图和旋转对称轴线b，两个吸入管道21a、21b相对于吸入接管20的旋转对称轴线沿径向延伸，吸入接管的旋转对称轴线平行于泵工作空间11a、11b的旋转对称轴线a、b延伸，并且每个吸入管道均朝泵工作空间11a、11b的方向延伸。在第一吸入管道21a的径向部分与第一泵工作空间11a之间的过渡区域中，第一吸入管道21a的径向部分通过直角偏转部并入到第一吸入管道21a的平行部分中，该平行部分平行于旋转对称轴线a延伸，并将第一吸入管道21a的径向部分与第一泵工作空间11a连接。在第二吸入管道21b的径向部分与第二泵工作空间11b之间的过渡区域中，第二吸入管道21b的径向部分通过直角偏转部并入到第二吸入管道21b的平行部分中，该平行部分平行于旋转对称轴线b延伸，并将第二吸入管道21b的径向部分与第二泵工作空间11b连接。在每个吸入管道21a、21b上分别连接有一个泵工作空间11a、11b。在第一吸入管道21a上连接第一泵工作空间11a。在第二吸入管道21b上连接第二泵工作空间11b。在另一个实施形式中，至少一个泵工作空间11a、11b可以形成在适配器壳体7的泵侧9。另一个泵工作空间11a、11b可以形成在适配器壳体7的泵侧9或法兰侧10。第一回流阀5设置在吸入管道的平行部分中。优选地，调节元件16包括围绕转动轴线可转动地安装的阀瓣。分别在每个泵工作空间11a、11b上连接压力管道22a、22b。在第一泵工作空间11a上连接第一压力管道22a。图6示出了适配器壳体7沿在图3中标注的剖切线b-b的剖视图和旋转对称轴线a，如图6所示，在第一泵工作空间11a与第一压力管道22a平行于旋转对称轴线a的部分之间的过渡区域中，第一压力管道22a的一部分相对于旋转对称轴线a沿径向延伸，并通过直角偏转部并入到第一压力管道22a平行于旋转对称轴线a的部分中。在第二泵工作空间11b上连接第二压力管道22b。图7示出适配器壳体7沿在图3中标注的剖切线c-c的剖视图和旋转对称轴线b，如图7中所示，在第二泵工作空间11b与第二压力管道22b平行于旋转对称轴线b的部分之间的过渡区域中，第二压力管道22b
的一部分相对于旋转对称轴线b沿径向延伸，并通过直角偏转部并入到第二压力管道22b平行于旋转对称轴线b的部分中。两个压力管道22a、22b合并成在压力法兰17的内部形成通道的压力接管23，该压力接管具有与旋转对称轴线a、b平行的旋转对称轴线。压力法兰17形成压力法兰口24。压力法兰口24同时在适配器壳体7的法兰侧10中构成压力接管23和压力法兰17的开口。
[0048]
在连接在泵工作空间11a、11b上的两个电动泵的并联运行中，冷却剂从内燃机8出发通过连接到内燃机8上的吸入法兰16流入适配器壳体7中，流动通过吸入接管20，并且在吸入接管20的下游分流到两个吸入管道21a、21b内。冷却剂被吸入泵工作空间11a、11b。通过电动泵的叶轮(未示出)将冷却剂相对于旋转对称轴线a、b沿径向压入压力管道22a、22b。冷却剂沿两个压力管道22a、22b流动，直到冷却剂在压力管道22a、22b的下游被再次聚集到压力接管23中。冷却剂通过压力法兰17从适配器壳体7中流出并回流到内燃机8中。在连接到泵工作空间11a、11b上的电动泵的单一运行中，回流阀5处于阻塞位置中。相应地，冷却剂仅流经开放的吸入管道21a。