一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，本系统主要包括水冷散热器、中冷散热器、ECU、无级变速装置、温度传感器、气流导向装置、风机以及护风罩、管路、连接线束等辅助设施。无级变速装置主要包括调节杆、拨杆、传动机构、主动轮、从动轮和皮带，另外结合位置传感器和调速电机共同实现风机调速，该无级变速装置通过改变主动轮和从动轮上皮带的转动半径可以实现风机转速的线性调节，最终实现发动机智能冷却系统的恒温效果，整个装置具有结构简单、安装方便的特点，最为重要的是具有节油的功能。
【专利说明】
一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统
技术领域
[0001]本发明提供了一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，涉及汽车发动机智能冷却领域。
【背景技术】
[0002]风机是发动机智能冷却系统中重要的一个组件，当发动机工作在最佳温度范围时，不仅可以提高发动机的使用寿命，而且可以节省整车的油耗、降低废气的排放，从而减少大气的污染，响应当前国家节能减排的政策。那么风机的转速就要结合当前发动机的工况，即结合各部分温度信息来线性调节。
[0003]传统的风机转速调节有多种情况:第一种是刚性连接的风扇直接受发动机转速的影响，通常设计散热能力为发动机最大热负荷为参照标准，但实际运行，发动机低速运转时，冷却系统温度被强制散热，造成发动机温度过低，冬季发动机升温困难的现象;第二种是硅油风扇，通过硅油做为介质，利用硅油高粘度特性来传递扭矩，通过双感温金属变形结构的“耦合器”来实现风扇的温控运转，风扇速度受温度控制，避免了低温的无用功运转。但这仅是模拟运转，难以达到精确的冷却系统恒温，存在上下浮动；第三种是电磁离合器风扇，通过控制开关，智能控制单元或发动机E CU通讯来精确控制风扇的转速，来进一步控制冷却系统温度，实现两级或三级转速调节，还不能实现无级调速，费用也较高；第四种是电子硅油离合器风扇，其电子控制型离合器，不同于传统的双金属感温控制模式，通过直接读取发动机控制模块ECU信号，由风扇离合器内部电磁阀，根据发动机各部位温度传感器所提供的信息，控制冷却风扇的转速，但易损坏和失效。
【发明内容】
[0004]为了解决现有的风机调速装置在冬季使用效果不佳、难以达到精确的冷却系统恒温以及不能实现无级调速等问题。本发明提出了一种解决方案，该方案是在整个发动机智能冷却系统中添加一种无级变速装置，该方案不仅可以克服现有风机调速装置所存在的问题，并且还具有节油、减少废气排放、动力输出线性和机械效率高的优势。
[0005]本发明包括水冷散热器、中冷散热器、E⑶、无级变速装置、温度传感器、气流导向装置、风机以及护风罩、管路、连接线束等辅助设施，无级变速装置主要包括调节杆、拨杆、传动机构、主动轮、从动轮和皮带，另外结合位置传感器和调速电机共同实现风机调速。当汽车在启动或正常行驶过程中，发动机会产生热量，这些热量通过管道进入水冷散热器和中冷散热器进行冷却，在水冷散热器的进出水口以及中冷散热器的出气口设置温度传感器，通过ECU采集当前各温度传感器DS18B20的温度信号，结合温度信息通过控制机构来控制气流导向装置的开关状态，从而决定空气流向是否通过该气流导向装置，若气流导向装置打开，气流中发动机经散热器的热量将被风机吹走，从而实现发动机的散热，若冬季发动机水温升温困难，发动机达不到最佳的工作温度，这样不仅影响发动机良好的工作，也会影响车厢采暖，降低了车辆乘坐的舒适性，这就需要将气流导向装置中的导风叶关闭，降低发动机的散热功率，快速提升发动机的水温。
[0006]风机的转速则由无级变速装置来控制，使得整个发动机智能冷却系统的温度控制在发动机工作的最佳温度范围内，通过调速电机将调节杆顺时针旋转，调节杆上的外螺纹与拨杆的内螺纹组成传动机构，从而拨杆往前挤压皮带轮，皮带在这种作用力下往主动轮外侧移动，主动轮的皮带半径增大，那么在同等长度的皮带下，从动轮的半径减小，风机的转速变大，反之将调节杆逆时针旋转，最终风机转速变小，整个变速调节可以实现线性调节，调节杆上的外螺纹与拨杆的内螺纹构成的传动机构采用的是齿轮传动方式，调节杆的移动范围大小由主动轮的移动区域来确定，超出该范围将会损坏轴承，其顺时针旋转还是逆时针旋转需结合当前ECU所采集到温度传感器的信息，若当前温度高于设定的温度，则需要风机快速散热，那么调节杆需要顺时针旋转来增加风机转速，反之则需要逆时针旋转来降低风机转速，特殊情况下可以停止风机转动，另外与无级变速装置共同调速的位置传感器是用来检测调节杆的位置，并将信息传给ECU，当检测位置超出设定的移动范围时，ECU将控制调速电机来推动调节杆运动到设定区域内。
[0007]本发明在汽车发动机智能冷却系统中添加无级变速装置，该无级变速装置需结合智能冷却系统中所提供的温度信息以及位置传感器检测的位置信息，从而精确控制汽车发动机智能冷却系统的温度，使得发动机能处于良好的工况下运转，具有节油、减少废气排放、动力输出线性和机械效率高的优势。
【附图说明】
[0008]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0009]图1为一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统框图(1、水冷散热器，2、中冷散热器，3、气流导向装置，4、风扇，5、无级变速装置，6、调速电机，7、位置传感器，8、温度传感器，9、ECU)。
[0010]图2为无级变速装置的结构图(4、风扇，6、调速电机，7、位置传感器，10、调节杆，
11、传动机构，12、拨杆，13、主动轮，14、从动轮，15皮带)。
[0011]图3为无级变速装置的原理图(13、主动轮，14、从动轮)。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]图1为本发明的系统框图，该系统包括水冷散热器1、中冷散热器2、气流导向装置3、风扇4、无级变速装置5、调速电机6、位置传感器7、温度传感器8、ECU9以及护风罩、管路、连接线束等辅助设施，从图1可以看出，当汽车在启动或正常行驶过程中，发动机会产生热量，这些热量通过管道进入水冷散热器I和中冷散热器2进行冷却，在水冷散热器I的进出水口以及中冷散热器2的出气口设置温度传感器8，通过ECU9采集当前各温度传感器8的温度信号，结合温度信息通过控制机构来控制气流导向装置3的开关状态，从而决定空气流向是否通过该气流导向装置3，若气流导向装置3打开，气流中发动机经散热器的热量将被风机4吹走，风机4的转速则由无级变速装置5来控制，并且发动机处放置的传感器可以实时检测当前发动机的转速、温度信息，反馈给ECU9，无级变速装置5的控制是ECU9结合多方面传感器所提供的信息做出的指示，使得整个发动机智能冷却系统的温度控制在发动机工作的最佳温度范围内，从而达到整车节油的目的。另外，整个系统还包括电源模块和报警模块，当发动机和进出水口等多处温度信息高于设定的温度值时，整个系统会处于高温模式，报警装置会启动。
[0014]图2为无级变速装置的结构图。无级变速装置5主要包括调节杆10、拨杆12、传动机构11、主动轮13、从动轮14和皮带15，另外结合位置传感器7和调速电机6共同实现风机调速，通过调速电机6将调节杆10顺时针旋转，调节杆10上的外螺纹与拨杆12的内螺纹组成传动机构11，传动机构11为齿轮传动方式，从而拨杆12往前挤压皮带轮，皮带15在这种作用力下往主动轮13外侧移动，主动轮13的皮带半径增大，那么在同等长度的皮带下，从动轮14的半径减小，风机4的转速变大，反之将调节杆10逆时针旋转，最终风机4转速变小。调节杆10的移动范围大小由主动轮13的移动区域来确定，超出该范围将会损坏轴承，其顺时针旋转还是逆时针旋转需结合当前ECU9所采集到温度传感器的信息，若当前温度高于设定的温度，则需要风机4快速散热，那么调节杆10需要顺时针旋转来增加风机4转速，反之则需要逆时针旋转来降低风机4转速，特殊情况下可以停止风机4转动，传感器7用来检测调节杆的位置，并将信息传给ECU9，当检测位置超出设定的移动范围，ECU9将控制调速电机6来调节调节杆10，整个无级变速装置5相对传统的风机转速调节方式可以实现线性调节，从而精确控制汽车发动机智能冷却系统的温度，使得发动机能处于良好的工况下运转，具有节油、减少废气排放、动力输出线性和机械效率高的优势。
[0015]图3为无级变速装置的原理图，由图3可以看出主动轮半径Rl〈从动轮半径R2时，风机转速会变小，因为皮带长度是一定的，当Rl增大的同时R2会减小，那么当主动轮半径Rl>从动轮半径R2时，风机转速会变大，由此可以在增减主动轮和从动轮转动半径的过程中来改变风机转速的大小，从而实现风机的线性调速。
[0016]上面结合附图对本发明的实施方式作了说明，但本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，主要包括水冷散热器、中冷散热器、ECU、无级变速装置、温度传感器、位置传感器、气流导向装置、风机以及护风罩、管路、连接线束等辅助设施，其特征在于，当汽车在启动或正常行驶过程中，发动机会产生热量，这些热量通过管道进入水冷散热器和中冷散热器进行冷却，在水冷散热器的进出水口以及中冷散热器的出气口设置温度传感器，通过ECU采集当前各温度传感器的温度信号，结合温度信息通过控制机构来控制气流导向装置的开关状态，从而决定空气流向是否通过该气流导向装置，若气流导向装置打开，气流中发动机经散热器的热量将被风机吹走，风机的转速则由无级变速装置来控制，使得整个发动机智能冷却系统的温度控制在发动机工作的最佳温度范围内，从而达到整车节油的目的。2.如权利要求1所述的一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，其特征在于，所述的无级变速装置主要包括调节杆、拨杆、传动机构、主动轮、从动轮和皮带，另外结合位置传感器和调速电机共同实现风机调速，通过调速电机将调节杆顺时针旋转，调节杆上的外螺纹与拨杆的内螺纹组成传动机构，从而拨杆往前挤压皮带轮，皮带在这种作用力下往主动轮外侧移动，主动轮的皮带半径增大，那么在同等长度的皮带下，从动轮的半径减小，风机的转速变大，反之将调节杆逆时针旋转，最终风机转速变小。3.如权利要求2所述的无级变速装置，其特征在于，所述的无级变速装置可以实现线性的调节;所述的传动机构为齿轮传动方式;所述调节杆的移动范围大小由主动轮的移动区域来确定，超出该范围将会损坏轴承，其顺时针旋转还是逆时针旋转需结合当前ECU所采集到温度传感器的信息，若当前温度高于设定的温度，则需要风机快速散热，那么调节杆需要顺时针旋转来增加风机转速，反之则需要逆时针旋转来降低风机转速，特殊情况下可以停止风机转动;所述的位置传感器用来检测调节杆的位置，并将信息传给ECU，当检测位置超出设定的移动范围，ECU将控制调速电机来调节调节杆;所述的皮带为橡胶皮带。4.如权利要求1所述的一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，其特征在于，所述的温度传感器为DS18B20;所述的位置传感器为压力式传感器或电容式传感器等常用位置传感器;所述的ECU还包含电源及显示器报警模块。5.如权利要求1所述的一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，其特征在于，所述的气流导向装置是辅助无级变速装置来实现发动机智能冷却系统的恒温控制，并且在冬季时使用效果好，可以通过关闭气流导向装置上的导风叶来实现发动机水温的快速升温。6.如权利要求1所述的一种带有无级变速装置的发动机智能冷却系统，其特征在于，所述系统可以应用在汽车领域，具有节油、减少废气排放、动力输出线性和机械效率高的优势。
【文档编号】F16H9/04GK106050389SQ201610497191
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】蒋剑, 王欢, 王宇峰
【申请人】苏州工业园区驿力机车科技股份有限公司